TRAPPIST-1, système planétaire

… autour de naines ultrafroides

Le transit d’une exoterre devant une étoile similaire au Soleil produit une diminution de la luminosité apparente de 0,008 p. 100, variation très difficile à mesurer. Les transits sont bien plus accessibles autour d’astres plus petits et plus froids appelés naines ultrafroides. Ce terme regroupe les étoiles et naines brunes – nom donné aux astres dont la masse, inférieure à 0,07 masse du Soleil, ne permet pas la fusion de l’hydrogène – et dont la température est inférieure à 2 700 kelvins. Une naine ultrafroide dont la masse ne fait qu’un douzième de celle du Soleil a un rayon 7,5 fois moindre que celui de notre étoile. Les transits d’une exoterre devant une aussi petite étoile produisent une baisse de luminosité de 0,6 p. 100, ce qui est largement mesurable. Ces transits y sont par ailleurs plus fréquents, la période orbitale étant plus courte, et la probabilité que le système ait une orientation produisant des transits observables (donnée par le rapport entre rayon de l’étoile et distance étoile-planète) est plus élevée. Ainsi, si l’on observe mille étoiles de la taille du Soleil qui possèdent toutes une exoterre, seuls cinq systèmes produisent statistiquement des transits, qui se répètent tous les trois cent soixante-cinq jours environ mais, si l’on observe mille étoiles parmi les plus petites, chacune dotée d’une exoterre, trente-cinq présenteront des transits et ceux-ci se répéteront environ tous les quatre jours.

Lors d’un transit, on peut analyser par spectroscopie le rayonnement absorbé par l’atmosphère. L’éclipse (quand l’étoile cache la planète) permet quant à elle de distinguer la lumière provenant de la planète de celle de l’étoile (en comparant le signal avant et pendant l’éclipse). On peut ainsi obtenir un spectre de la lumière émise ou réfléchie par la planète et y rechercher les signatures spectroscopiques liées à son atmosphère. Il a ainsi été possible de caractériser l’atmosphère de planètes géantes gazeuses très chaudes, mais le signal atmosphérique d’une exoterre est pour l’instant hors d’atteinte des instruments d’observation. Toutefois, pour des planètes qui transitent des naines ultrafroides, ces observations sont envisageables avec le télescope spatial James-Webb (James Webb Space Telescope ou JWST ; NASA/ESA) lancé fin 2021.

Il est donc fondamental de rechercher les transits d’éventuelles exoterres en orbite autour de petites étoiles proches, cibles difficiles car peu brillantes dans le rayonnement visible. À la tête d’une équipe internationale, Michaël Gillon, de l’université de Liège, s’est lancé dans cette quête avec Trappist (Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope), un télescope robotique de seulement 60 centimètres de diamètre, mais sensible à la lumière infrarouge proche. Ce projet a abouti à la découverte du système planétaire Trappist-1, démontrant ainsi que cette recherche était possible depuis le sol avec des moyens modestes.