Le système TRAPPIST-1, découvert en 2017 par une équipe dirigée par l'astronome Michael Gillon de l'Université de Liège, comprend sept planètes de la taille de la Terre orbitant autour d'une étoile naine rouge à faible masse. Ces planètes sont des candidates idéales pour des études atmosphériques, utilisant les capacités spectroscopiques avancées du télescope spatial James Webb (JWST). Une analyse récente de la planète la plus proche, TRAPPIST-1 b, s'est concentrée sur ses émissions infrarouges pour évaluer la probabilité d'une atmosphère.
Selon Elsa Ducrot, co-auteur de l'étude et astronome assistante au CEA Paris, "Les planètes orbitant autour des naines rouges sont notre meilleure chance d'étudier pour la première fois les atmosphères de planètes rocheuses tempérées, celles qui reçoivent des flux stellaires entre ceux de Mercure et de Mars." Les planètes TRAPPIST-1 servent de laboratoire idéal pour cette recherche cruciale.
Des données antérieures à 15 microns suggéraient qu'une épaisse atmosphère riche en CO2 était peu probable, favorisant un modèle où la planète est une "roche sombre nue" sans atmosphère. Cependant, la nouvelle étude a élargi les mesures à 12,8 microns, combinant ces résultats avec des modèles atmosphériques et de surface détaillés.
Pierre Lagage, co-auteur et chef du département d'astrophysique au CEA Paris, a souligné l'importance des mesures d'émission pour atténuer la contamination stellaire, un problème courant dans la spectroscopie de transit autour des naines rouges. Il a déclaré, "L'émission est rapidement devenue la méthode préférée pour étudier les exoplanètes rocheuses autour des naines rouges au cours des deux premières années de JWST."
Les résultats remettent en question le modèle de roche nue initial, suggérant deux scénarios possibles : une surface composée de roches ultramafiques ou une atmosphère riche en CO2 et en brume. La présence de brume pourrait conduire à une inversion thermique, où une atmosphère supérieure plus chaude absorbe la lumière stellaire, soulevant des questions sur la formation de brume et la stabilité climatique.
Dr. Michiel Min de l'Institut néerlandais de recherche spatiale SRON a expliqué, "Ces inversions thermiques sont assez courantes dans les atmosphères des corps du Système solaire, l'exemple le plus similaire étant peut-être l'atmosphère brumeuse de la lune Titan de Saturne." Cependant, il a souligné que la chimie de l'atmosphère de TRAPPIST-1 b devrait différer considérablement de celle de Titan ou d'autres corps rocheux du Système solaire.
Bien que la possibilité d'une atmosphère existe, l'équipe de recherche pense que le scénario de roche nue reste plus probable en fonction des données actuelles. De futures observations, y compris des analyses de courbes de phase pour surveiller la distribution de la chaleur, fourniront plus de clarté.
Le professeur Michael Gillon a déclaré, "En analysant l'efficacité avec laquelle la chaleur est redistribuée sur la planète, les astronomes peuvent déduire la présence d'une atmosphère." Si une atmosphère est présente, la chaleur devrait être distribuée du côté jour vers le côté nuit ; sans atmosphère, la redistribution de la chaleur serait minimale.
Le programme Rocky Worlds en cours du JWST, qui alloue 500 heures à l'observation des exoplanètes terrestres autour des naines rouges, produira des données supplémentaires pour améliorer notre compréhension de TRAPPIST-1 b. Ces résultats seront essentiels pour déterminer si ces mondes rocheux lointains possèdent des atmosphères ou restent des roches silencieuses et stériles dans l'espace.