Le télescope James-Webb nous en dit plus sur cette exoplanète aussi grande que la Terre

L'une après l'autre, les planètes du système Trappist-1 sont étudiées par le télescope spatial James-Webb. L'atmosphèreatmosphère de Trappist-1 b, la planète la plus proche de l'étoile, s'était déjà révélée insignifiante. C'est désormais Trappist-1 c, la planète suivante en matière de distance, qui a vu son enveloppe gazeuse examinée. Ce résultat est le dernier en date dans la quête pour déterminer si les atmosphères planétaires peuvent survivre à l'environnement violent d'une étoile naine rouge.

Trappist-1 c sous le regard du James-Webb

Trappist-1 c est une planète de dimension terrestre (environ 1,1 fois le diamètre de la Terre et 1,3 fois sa masse) qui fait le tour de son étoile, Trappist-1, en seulement 2,4 jours. Cette planète n'est séparée de la naine rouge que par 2,4 millions de kilomètres (un peu plus de six fois la distance Terre-Lune et moins d'un vingtième de la distance SoleilSoleil-MercureMercure) et se trouve à 40 années-lumièreannées-lumière de la Terre.

Une équipe internationale de chercheurs a utilisé l'instrument MiriMiri du télescope spatialtélescope spatial James-Webb pour mesurer la quantité de chaleurchaleur émise par Trappist-1 c, tout comme une autre équipe l'avait fait pour déterminer que Trappist-1 b est probablement dépourvue d'atmosphère. Avec une température diurnediurne de 107 (± 31) degrés Celsiusdegrés Celsius, Trappist-1 c est la planète rocheuseplanète rocheuse la plus froide jamais caractérisée à l'aide de cette méthode.

Courbe de lumière montrant le changement de luminosité du système Trappist-1 lorsque la deuxième planète, Trappist-1 c, se déplace derrière l'étoile. Ce phénomène est connu sous le nom d'éclipse secondaire. Les astronomes ont utilisé l'instrument à infrarouge moyen (Miri) de Webb pour mesurer la luminosité de la lumière infrarouge moyenne. Lorsque la planète est à côté de l'étoile, la lumière émise à la fois par l'étoile et le côté jour de la planète atteint le télescope et le système apparaît plus brillant. Lorsque la planète est derrière l'étoile, la lumière émise par la planète est bloquée et seule la lumière de l'étoile atteint le télescope, provoquant une diminution de la luminosité apparente. © Nasa, ESA, ASC, Joseph Olmsted (STScI)

« Nous voulons savoir si les planètes rocheuses ont une atmosphère ou non, explique Sebastian Zieba, étudiant à l'Institut Max-PlanckPlanck d'astronomie, en Allemagne, et premier auteur de l'étude publiée dans Nature. Auparavant, nous ne pouvions vraiment étudier que des planètes avec des atmosphères épaisses et riches en hydrogènehydrogène. Avec Webb, nous pouvons enfin commencer à rechercher des atmosphères dominées par l'oxygèneoxygène, l'azoteazote et le dioxyde de carbonedioxyde de carbone. »

Une planète rocheuse avec pas ou peu d'atmosphère

Le résultat suggère que l'atmosphère de la planète, si elle existe, est extrêmement mince. En effet, bien que Trappist-1 c ait à peu près la même taille et la même masse que VénusVénus et reçoive la même quantité de rayonnement de son étoile, il semble peu probable qu'elle ait la même épaisse atmosphère de dioxyde de carbone.

Bien que ces mesures initiales ne fournissent pas d'informations définitives sur la nature de Trappist-1 c, elles aident à réduire les possibilités probables. « Nos résultats sont cohérents avec une planète qui serait une roche nue sans atmosphère, ou une planète ayant une atmosphère de CO₂ très mince (plus mince que sur Terre ou même Mars) sans nuagesnuages », précise Sebastian Zieba. Les données montrent également qu'il est peu probable que la planète soit un véritable analogue de Vénus avec une épaisse atmosphère de CO₂ et des nuages d'acide sulfuriqueacide sulfurique.

Graphique comparant la luminosité mesurée de Trappist-1 c aux données de luminosité simulées pour trois scénarios. La mesure (losange rouge) correspond à une surface rocheuse nue sans atmosphère (ligne verte) ou à une très fine atmosphère de dioxyde de carbone sans nuages (ligne bleue). Une atmosphère épaisse riche en dioxyde de carbone avec des nuages d'acide sulfurique, semblable à celle de Vénus (ligne jaune), est peu probable. © Nasa, ESA, ASC, Joseph Olmsted (STScI)

L'absence d'atmosphère épaisse suggère que la planète s'est peut-être formée avec relativement peu d'eau. Si les planètes plus froides de Trappist-1 se sont formées dans des conditions similaires, elles aussi ont peut-être commencé avec peu d'eau et peu d'autres composants nécessaires pour rendre une planète habitable.

Dans l'année qui vient, les chercheurs utiliseront Webb pour observer les orbites complètes de Trappist-1 b et Trappist-1 c. Cela permettra de voir comment les températures changent entre le côté jour et le côté nuit des deux planètes et fournira des contraintes supplémentaires sur le fait qu'elles aient ou non des atmosphères.