Africa-Press – Côte d’Ivoire. Ni nuage, ni vent, ni aube pâle. La planète Trappist-1b est probablement dépourvue d’atmosphère, selon une étude publiée le 27 mars 2023 dans la revue Nature. Il s’agit du premier et très attendu résultat du télescope spatial James Webb concernant Trappist-1, un étonnant système solaire de sept planètes de type Terre à 40 années-lumière de nous, dans la constellation du Verseau.
Une température estimée à 126°C au soleil
Trappist-1b est la plus proche de l’étoile. Elle orbite à seulement 1,5 million de km, c’est 100 fois moins que la distance Terre-Soleil. Elle est en rotation synchrone, autrement dit, elle présente toujours la même face à l’étoile, toute comme la Lune avec la Terre. C’est grâce à cette caractéristique que les chercheurs ont pu déduire l’absence probable d’atmosphère, comme l’explique à Sciences et Avenir Pierre-Olivier Lagage, astrophysicien au Commissariat atomique (CEA) et co-auteur de l’article. “Le côté jour est chauffé en permanence. En présence d’une atmosphère, des vents transporteraient de la chaleur du côté jour vers le côté nuit. Sans atmosphère pour redistribuer l’énergie, la température ne serait pas la même.”
Grâce à des modèles numériques, les chercheurs ont ainsi calculé qu’en présence d’une atmosphère, la température atteindrait 400 K (126°C), contre 500 K sans. Il restait donc à mesurer cette température in situ. En guise de thermomètre, le JWST a utilisé l’instrument MIRI, le seul à observer l’Univers dans l’infrarouge (IR) moyen, soit une longueur d’onde comprise entre 5 – 28 micromètres. “MIRI était tout indiqué car dans cette gamme de températures allant de 400 à 500 K, un objet émet principalement dans l’IR moyen. En mesurant le rayonnement, nous avons pu en déduire une température autour de 500 K, correspondant donc à l’hypothèse « sans atmosphère »”.
A la recherche d’atmosphères sur les autres planètes
Obtenir un tel résultat sur un objet aussi éloigné, et collé à son étoile, est un tour de force. Pour cela, les chercheurs ont observé le changement de luminosité infrarouge de l’ensemble “étoile-planète” lorsque la planète passe derrière l’étoile. Le rayonnement diminue alors d’une quantité égale à celui de la planète. L’étoile étant 1000 fois plus lumineuse que Trappist-1b, la variation du flux infrarouge n’est que de 0,1%, ce qui donne une idée de la précision nécessaire.
Pour confirmer l’absence d’atmosphère, les chercheurs vont maintenant estimer la température côté nuit, qui devrait être beaucoup plus basse. La méthode est là encore subtile. “Juste avant que la planète ne passe devant son étoile, on reçoit le rayonnement de l’étoile plus le rayonnement de la planète côté nuit. Comme on connait le rayonnement de l’étoile seule, déterminé lors d’une éclipse, nous pouvons déduire le rayonnement issu de la planète.” La mesure du côté nuit fera partie des prochaines missions du JWST, lancé par ailleurs dans une étude exhaustive du système Trappist-1. Des résultats concernant Trappist-1c, un peu plus éloignée de l’étoile, sont attendus d’ici un à deux mois.
En s’éloignant de l’étoile, la probabilité de trouver des atmosphères va augmenter. L’enjeu est important car les étoiles de type “naine rouge” comme Trappist-1 sont les plus abondantes dans la galaxie. De faible masse et luminosité, elles disposent malgré tout d’une zone habitable où les conditions de températures permettent l’existence d’eau liquide. Mais les naines rouges sont très actives, secouées de puissantes éruptions expédiant des flots de particules dans l’espace. L’étude du système Trappist-1 révélera si les atmosphères peuvent résister à ces tempétueuses étoiles, condition sine qua none avant même de se poser la question de la présence de vie…
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