![Cette vue d'artiste montre à quoi pourrait ressembler l'exoplanète rocheuse TRAPPIST-1b, la plus interne des sept planètes connues du système TRAPPIST-1. Elle tourne autour de son étoile à une distance de 0,011 UA, effectuant un tour en seulement 1,51 jour terrestre. TRAPPIST-1b est légèrement plus grande que la Terre, mais a à peu près la même densité, ce qui indique qu'elle doit avoir une composition rocheuse. La mesure par le JWST de la lumière infrarouge moyenne émise par TRAPPIST-1b suggère que la planète n'a pas d'atmosphère substantielle. L'étoile TRAPPIST-1 est une naine rouge ultrafroide (naine M) dont la température n'est que de 2 566 kelvins et dont la masse n'est que de 0,09 fois celle du Soleil. [NASA, ESA, CSA - Joseph Olmsted (STScI)]](https://img.rts.ch/articles/2023/image/ctysge-26140213.image?w=1280&h=720 "Cette vue d'artiste montre à quoi pourrait ressembler l'exoplanète rocheuse TRAPPIST-1b, la plus interne des sept planètes connues du système TRAPPIST-1. Elle tourne autour de son étoile à une distance de 0,011 UA, effectuant un tour en seulement 1,51 jour terrestre. TRAPPIST-1b est légèrement plus grande que la Terre, mais a à peu près la même densité, ce qui indique qu'elle doit avoir une composition rocheuse. La mesure par le JWST de la lumière infrarouge moyenne émise par TRAPPIST-1b suggère que la planète n'a pas d'atmosphère substantielle. L'étoile TRAPPIST-1 est une naine rouge ultrafroide (naine M) dont la température n'est que de 2 566 kelvins et dont la masse n'est que de 0,09 fois celle du Soleil. [NASA, ESA, CSA - Joseph Olmsted (STScI)]")
James Webb mesure la température d'une planète cousine de la Terre
Une prouesse de plus pour le James Webb Space Telescope (JWST): il a réussi à mesurer pour la première fois la température d'une planète rocheuse "cousine" de la Terre, située à 40 années-lumière de notre Système solaire, dans le système nommé TRAPPIST-1.
Découvert en 2017, le système TRAPPIST-1 compte sept planètes tournant autour d'une petite étoile "froide", une naine rouge, deux fois moins chaude que le Soleil.
>> Une illustration du système TRAPPIST-1:
![Les paramètres observés et déduits de l'étoile et de son entourage de sept planètes sont illustrés ici (données de 2018; les distances ne sont pas à l'échelle). L'exoplanète étudiée est la 1b. [www.trappist.one]](https://img.rts.ch/articles/2023/image/3iekhc-27661065.image?mw=1280 "Les paramètres observés et déduits de l'étoile et de son entourage de sept planètes sont illustrés ici (données de 2018; les distances ne sont pas à l'échelle). L'exoplanète étudiée est la 1b. [www.trappist.one]")
Ce système planétaire est une cible de choix du JWST, dont l'une des missions est de sonder l'atmosphère d'exoplanètes potentiellement habitables, au-delà du Système solaire.
TRAPPIST-1 est un "excellent laboratoire" pour cette quête, souligne la NASA dans un communiqué: il est proche de notre Système solaire et ne comporte que des planètes rocheuses, toutes de taille et de masse similaires à la Terre.
>> Lire aussi : Les systèmes planétaires sont classés en quatre catégories différentes
Mais il est difficile de connaître leurs caractéristiques car les exoplanètes ne peuvent pas s'observer directement à une si grande distance, contrairement aux étoiles autour desquelles elles orbitent. Pour les détecter, les astronomes utilisent la méthode des transits qui capte les variations de luminosité provoquées par le passage de la planète devant son étoile-hôte, telle une micro-éclipse.
Une éclipse secondaire
L'imageur MIRI du JWST, capable d'observer dans l'infrarouge moyen, a pu capter une éclipse dite secondaire, quand la planète passe derrière son étoile. En l'occurrence la planète TRAPPIST-1b, la plus proche de l'étoile TRAPPIST-1 et donc la plus facile à étudier car ses transits sont plus nombreux.
![Cette courbe de lumière montre le changement de luminosité du système TRAPPIST-1 lorsque la planète la plus interne, TRAPPIST-1b, se déplace derrière l'étoile: un phénomène connu sous le nom d'éclipse secondaire. Lorsque la planète est à côté de l'étoile, la lumière émise à la fois par l'étoile et par le côté jour de la planète atteint le télescope: le système apparaît plus lumineux. 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: cela entraîne une diminution de la luminosité apparente. Les astronomes peuvent soustraire la luminosité de l'étoile de la luminosité combinée de l'étoile et de la planète pour calculer la quantité de lumière infrarouge provenant du côté jour de la planète. Cette quantité est ensuite utilisée pour calculer la température du côté jour. [NASA, ESA, CSA - Joseph Olmsted (STScI)]](https://img.rts.ch/articles/2023/image/byxoa1-27661066.image?mw=1280 "Cette courbe de lumière montre le changement de luminosité du système TRAPPIST-1 lorsque la planète la plus interne, TRAPPIST-1b, se déplace derrière l'étoile: un phénomène connu sous le nom d'éclipse secondaire. Lorsque la planète est à côté de l'étoile, la lumière émise à la fois par l'étoile et par le côté jour de la planète atteint le télescope: le système apparaît plus lumineux. 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: cela entraîne une diminution de la luminosité apparente. Les astronomes peuvent soustraire la luminosité de l'étoile de la luminosité combinée de l'étoile et de la planète pour calculer la quantité de lumière infrarouge provenant du côté jour de la planète. Cette quantité est ensuite utilisée pour calculer la température du côté jour. [NASA, ESA, CSA - Joseph Olmsted (STScI)]")
"C'est juste avant de disparaître derrière l'étoile que la planète rajoute le plus de lumière [à celle de l'étoile, ndlr.] car elle montre quasiment exclusivement sa face 'jour'," explique Elsa Ducrot, astrophysicienne au Commissariat à l'énergie atomique (CEA), coautrice de l'étude parue dans Nature lundi.
En comparant la quantité de lumière détectée avant et pendant l'occultation, les scientifiques en déduisent la part émise par la planète. Il s'agit de lumière détectable seulement dans l'infrarouge moyen, longueur d'onde jusqu'ici inexploitée par les astronomes, qui permet de détecter l'émission thermique de la planète.
L'exploit est à souligner, car l'étoile étant plus de 1000 fois plus lumineuse que la planète, le changement de luminosité est inférieur à 0,1%.
Mesurer la température, une première
Le JWST agit "comme un thermomètre géant sans contact", commente la NASA. Et l'un des astrophysiciens, Thomas Greene, auteur principal de l'étude, d'ajouter: "Aucun télescope précédent n'avait la sensibilité pour mesurer une lumière si faible dans l'infrarouge moyen".
La mesure de la température de TRAPPIST-1b est une première pour un exomonde rocheux. Il y fait environ 230 degrés Celsius côté jour, suggérant "qu'il n'y a pas de redistribution de la chaleur sur l'ensemble de la planète, rôle assuré par une atmosphère", précise le CEA, qui a conçu l'imageur MIRI.
![Comparaison de la température diurne de TRAPPIST-1 b, mesurée par MIRI, avec des modèles informatiques montrant ce que serait la température dans diverses conditions. Les modèles prennent en compte les propriétés connues du système, notamment la température de l'étoile et la distance orbitale de la planète. La température côté jour de Mercure est également indiquée à titre de référence. La luminosité côté jour de TRAPPIST-1b à 15 microns correspond à une température d'environ 500 kelvins (environ 230 degrés Celsius). Cela correspond à la température en supposant que la planète est verrouillée par la marée (un côté face à l'étoile à tout moment), avec une surface de couleur sombre, sans atmosphère, et sans redistribution de la chaleur du côté jour vers le côté nuit. Si l'énergie thermique de l'étoile était distribuée uniformément autour de la planète (par exemple, par une atmosphère circulante exempte de dioxyde de carbone), la température à 15 microns serait de 400 kelvins (127 degrés Celsius). Si l'atmosphère contenait une quantité importante de dioxyde de carbone, elle émettrait encore moins de lumière à 15 microns et semblerait encore plus froide. Bien que TRAPPIST-1b soit chaude par rapport à la Terre, elle est plus froide que la face cachée de Mercure, qui se compose de roches nues et d'aucune atmosphère significative. Mercure reçoit environ 1,6 fois plus d'énergie du Soleil que TRAPPIST-1b n'en reçoit de son étoile. [NASA, ESA, CSA - Joseph Olmsted (STScI)]](https://img.rts.ch/articles/2023/image/svp8gc-27661067.image?mw=1280 "Comparaison de la température diurne de TRAPPIST-1 b, mesurée par MIRI, avec des modèles informatiques montrant ce que serait la température dans diverses conditions. Les modèles prennent en compte les propriétés connues du système, notamment la température de l'étoile et la distance orbitale de la planète. La température côté jour de Mercure est également indiquée à titre de référence. La luminosité côté jour de TRAPPIST-1b à 15 microns correspond à une température d'environ 500 kelvins (environ 230 degrés Celsius). Cela correspond à la température en supposant que la planète est verrouillée par la marée (un côté face à l'étoile à tout moment), avec une surface de couleur sombre, sans atmosphère, et sans redistribution de la chaleur du côté jour vers le côté nuit. Si l'énergie thermique de l'étoile était distribuée uniformément autour de la planète (par exemple, par une atmosphère circulante exempte de dioxyde de carbone), la température à 15 microns serait de 400 kelvins (127 degrés Celsius). Si l'atmosphère contenait une quantité importante de dioxyde de carbone, elle émettrait encore moins de lumière à 15 microns et semblerait encore plus froide. Bien que TRAPPIST-1b soit chaude par rapport à la Terre, elle est plus froide que la face cachée de Mercure, qui se compose de roches nues et d'aucune atmosphère significative. Mercure reçoit environ 1,6 fois plus d'énergie du Soleil que TRAPPIST-1b n'en reçoit de son étoile. [NASA, ESA, CSA - Joseph Olmsted (STScI)]")
En conclusion, TRAPPIST-1b "n'a pas, ou peu d'atmosphère", développe Elsa Ducrot, soulignant qu'il faudra fouiller à d'autres longueurs d'onde pour trancher. Ce qui est sûr en revanche, c'est que si atmosphère il y a, elle ne contient pas de dioxyde de carbone, poursuit l'astrophysicienne.
Autant de détails qu'un précédent télescope, Spitzer, n'était pas parvenu à détecter "malgré l'observation de 28 éclipses secondaires de TRAPPIST-1b". "Le James Webb les a vus en une seule éclipse!", se félicite la scientifique.
En révélant pour la première fois l'atmosphère autour d'une planète rocheuse, le télescope développé par la NASA ouvre "une nouvelle ère" pour l'étude des exoplanètes, ajoute-t-elle.
La "zone habitable"
TRAPPIST-1b se situe trop près de son étoile pour être susceptible d'abriter des formes de vie telle qu'on la connaît: elle reçoit environ quatre fois la quantité d'énergie que notre Terre reçoit du Soleil. Mais son observation peut fournir de précieuses informations sur ses planètes sœurs, abonde la NASA.
Dont TRAPPIST-1e, TRAPPIST-1f et TRAPPIST-1g qui, elles, se trouvent en zone habitable. Une région ni trop chaude ni trop froide pour avoir de l'eau liquide, condition propice à une vie extra-terrestre.
>> Une petite BD explicative datant de 2017: Les sept planètes de TRAPPIST-1
sjaq et l'afp
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