Sept planètes rocheuses en orbite autour d’une étoile naine rouge pourraient avoir une composition similaire

Les sept planètes rocheuses en orbite autour de l’étoile naine rouge TRAPPIST-1 ont des densités remarquablement similaires, ce qui fournit des indices sur leur composition. Situé à environ 40 années-lumière, TRAPPIST-1 abrite le plus grand groupe de planètes à peu près de la taille de la Terre jamais trouvé dans un seul système stellaire. Des calculs précédents ont déterminé que les planètes ont à peu près la taille et la masse de la Terre et doivent donc également être rocheuses ou terrestres par opposition à dominées par le gaz, comme Jupiter et Saturne.

Le nouvel article, publié dans le Planetary Science Journal, offre les mesures de densité les plus précises à ce jour pour tout groupe de planètes exoplanètes au-delà de notre système solaire. Plus les scientifiques connaissent précisément la densité d’une planète, plus ils peuvent imposer de limites à sa composition.

Considérez qu’un presse-papier peut avoir à peu près la même taille qu’une balle de baseball mais qu’il est généralement beaucoup plus lourd. Ensemble, la largeur et le poids révèlent la densité de chaque objet, et à partir de là, il est possible de déduire que la balle de baseball est faite de quelque chose de plus léger (ficelle et cuir) et que le presse-papier est fait de quelque chose de plus lourd (généralement du verre ou du métal).

Les densités des huit planètes de notre propre système solaire varient considérablement. Les sept planètes TRAPPIST-1 possèdent des densités similaires dont les valeurs ne diffèrent pas de plus de 3%. Cela rend le système très différent du nôtre.

La différence de densité entre les planètes TRAPPIST-1 et la Terre et Vénus peut sembler petite d’environ huit pour cent, mais elle est significative à l’échelle planétaire. Par exemple, une façon d’expliquer pourquoi les planètes TRAPPIST-1 sont moins denses est qu’elles ont une composition similaire à celle de la Terre, mais avec un pourcentage de fer inférieur d’environ 21% par rapport aux 32% de la Terre, selon l’étude.

Alternativement, le fer dans les planètes TRAPPIST-1 pourrait être infusé avec des niveaux élevés d’oxygène, formant de l’oxyde de fer ou de la rouille. L’oxygène supplémentaire diminuerait les densités des planètes. La surface de Mars tire sa teinte rouge de l’oxyde de fer, mais comme ses trois frères et sœurs terrestres, elle a un noyau composé de fer non oxydé.

En revanche, si la densité inférieure des planètes TRAPPIST-1 était entièrement causée par le fer oxydé, les planètes devraient être rouillées partout et ne pourraient pas avoir de noyaux de fer solides.

Eric Agol, astrophysicien à l’Université de Washington et auteur principal de la nouvelle étude, a déclaré que la réponse pourrait être une combinaison des deux scénarios moins fer globalement et un peu de fer oxydé. L’équipe a également cherché à savoir si la surface de chaque planète pouvait être recouverte d’eau, qui est encore plus légère que la rouille et qui modifierait la densité globale de la planète.

Si tel était le cas, l’eau devrait représenter environ 5% de la masse totale des quatre planètes extérieures. En comparaison, l’eau représente moins d’un dixième d’un pour cent de la masse totale de la Terre. Parce qu’elles sont positionnées trop près de leur étoile pour que l’eau reste un liquide dans la plupart des circonstances, les trois planètes internes TRAPPIST-1 nécessiteraient des atmosphères chaudes et denses comme celle de Vénus, de sorte que l’eau pourrait rester liée à la planète sous forme de vapeur, mais Agol dit que cette explication semble moins probable car ce serait une coïncidence pour les sept planètes d’avoir juste assez d’eau pour avoir des densités similaires.

Certaines de ces sept planètes sont connues depuis 2016, lorsque les scientifiques ont annoncé avoir trouvé trois planètes autour de l’étoile TRAPPIST-1 à l’aide du petit télescope Planètes et planétésimaux en transit (TRAPPIST) au Chili.

Des observations ultérieures effectuées par le télescope spatial Spitzer de la NASA, désormais retraité, en collaboration avec des télescopes au sol, ont confirmé deux des planètes d’origine et en ont découvert cinq autres.