James Webb regarde TRAPPIST-1, une galaxie pleine de planètes semblables à la Terre

Le télescope spatial James Webb a commencé à scruter les candidats les plus alléchants pour la vie ailleurs dans l’univers : un groupe d’exoplanètes dans la galaxie connue sous le nom de TRAPPIST-1.

Cela signifie que les astronomes peuvent s’attendre à une mine de données d’un groupe de planètes au-delà de notre système solaire dans les années à venir qui aideront à répondre à la question séculaire : Sommes-nous seuls dans l’univers ?

Webb a stupéfié le monde ces dernières semaines après que la NASA a publié son premier lot de bonnes observations, y compris l’image infrarouge la plus profonde de l’univers jamais capturée.

Alors que les images étonnantes et colorées du télescope d’objets cosmiques lointains captivent l’imagination du public, il peut être facile de négliger la richesse des données brutes que le télescope a collectées et continuera de collecter.

Vue d’artiste du système TRAPPIST-1, mise en ligne par la NASA en 2017. TRAPPIST-1 est l’un des groupes d’exoplanètes les plus excitants – des planètes extérieures au système solaire – connus.
NASA/JPL-Caltech

Presque immédiatement après avoir pu effectuer des observations scientifiques, Webb a commencé à étudier le système TRAPPIST-1 en priorité. TRAPPIST-1 est une étoile naine rouge située à environ 12 parsecs (39 années-lumière) de notre soleil et intéresse les astronomes depuis sa découverte en 2017.

En effet, il a été découvert que TRAPPIST-1 avait au moins sept exoplanètes rocheuses – des planètes qui existent en dehors du système solaire – en orbite autour d’elles avec des tailles et des masses similaires à celles de la Terre. De plus, les premières observations suggéraient que certaines planètes pourraient avoir des températures suffisamment basses pour supporter hypothétiquement la présence d’eau liquide.

“Il existe d’autres planètes qui sont terrestres ou tempérées ou les deux, mais elles sont généralement trop éloignées ou autour d’une étoile trop grosse pour que nous puissions vraiment les étudier”, a déclaré Julien de Wit, maître de conférences au Earth Atmospheric and Le département des sciences du Massachusetts Institute of Technology et une partie de l’équipe qui a découvert le système TRAPPIST-1 ont déclaré : Semaine de l’actualité.

“Ce sont donc les seules fenêtres que nous pourrions avoir sur les atmosphères d’autres planètes terrestres habitables, et c’est ce qui est vraiment spécial à ce sujet.”

Cependant, en raison de limitations technologiques, nous n’avons jusqu’à présent pas réussi à déterminer une propriété critique de ces planètes : si elles ont une atmosphère ou non. C’est-à-dire jusqu’à ce que Webb entre en scène.

“La question à laquelle nous voulons maintenant répondre est est-ce qu’ils ont une atmosphère? S’ils ont une atmosphère, alors ça devient vraiment excitant”, a déclaré Michaël Gillon, chercheur sur les exoplanètes à l’Université de Liège en Belgique, qui a dirigé l’équipe qui a découvert le Système TRAPPIST -1.

Il a dit Semaine de l’actualité: “Vous avez vraiment besoin d’un très grand télescope qui est loin de la Terre, que vous pouvez suivre pendant des heures ou des jours si vous en avez besoin, et qui fonctionne dans une large gamme de longueurs d’onde dans l’infrarouge [spectrum], car c’est là que se trouvent toutes les caractéristiques spectroscopiques moléculaires que nous recherchons. Et James Webb est exactement ce dont je parle.”

Pour de Wit, l’avancée technologique réalisée avec Webb ne peut guère être surestimée. “En termes de contenu informatif, nous passons à peu près de l’écoute de la radio à la télévision”, a-t-il déclaré.

lumière fractionnée

La méthode que les scientifiques utiliseront pour déterminer si les planètes TRAPPIST-1 ont ou non des atmosphères est appelée spectroscopie de transit. Cela fonctionne en collectant la lumière du soleil autour d’une planète voisine et en divisant cette lumière en un spectre – un peu comme un prisme divise la lumière blanche dans un arc-en-ciel.

Si cette lumière solaire en route vers la Terre a traversé l’atmosphère d’une planète, alors il y aura des signes révélateurs dans le spectre de cette lumière.

“Vous avez donc des empreintes de la signature chimique de l’atmosphère qui apparaissent dans vos données et vos données spectroscopiques”, a déclaré Gillon.

Télescope spatial James Webb
Une illustration du télescope spatial James Webb dans l’espace. Le télescope, qui a été lancé en décembre dernier, a commencé à mener des opérations scientifiques. Licence d’image : https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/
NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez

La recherche se déroule par étapes. Tout d’abord, les astronomes de Webb découvriront si l’une des planètes TRAPPIST-1 possède effectivement une atmosphère – un énorme développement en soi.

Dans un second temps, un travail va commencer pour savoir de quoi est faite chacune de ces atmosphères. Un processus que De Wit décrit comme “comme éplucher un oignon”.

« Remarquablement, quelque chose peut être facilement détecté simplement parce qu’il a des caractéristiques très fortes, mais cela peut être une très, très petite quantité », a-t-il ajouté. “Nous allons donc commencer à trouver des caractéristiques moléculaires, ce qui est formidable. Mais la prochaine étape serait que nous ayons suffisamment de données pour que nous puissions commencer à discuter de la quantité de ceci, de cela, et ensuite nous pourrons même commencer à le faire.” des informations sur la température, en fonction de l’altitude et de la pression.”

Ensuite, l’équipe Webb a pu déduire des détails sur les conditions de surface et les processus qui auraient pu conduire à la présence de ces composants atmosphériques en premier lieu.

“C’est comme votre émission de télévision préférée et vous devez attendre une semaine pour passer au prochain épisode”, a déclaré de Wit. “Dans ce cas, vous devrez peut-être attendre un an pour obtenir le prochain épisode.”

avoir de l’essence

De nombreux composants atmosphériques pourraient intéresser les scientifiques étudiant les planètes TRAPPIST-1 – la vapeur d’eau est peut-être l’une des premières qui viennent à l’esprit – mais pour Gillon, le méthane sera le plus important.

“Le méthane, comme nous le savons, a une durée de vie très courte”, a-t-il déclaré. “Dans une telle atmosphère, les molécules disparaissent très rapidement. Donc si vous avez de grandes quantités de méthane dans l’atmosphère d’une de ces planètes TRAPPIST-1, avec une atmosphère également riche en CO2 ou en ozone, cela signifierait qu’il y a une très grande source de méthane Et nous ne connaissons pas beaucoup de sources abiotiques, mais nous savons que la vie peut produire du méthane.

“Nous pensons qu’avant que l’atmosphère terrestre ne soit très oxygénée, grâce à l’émergence de la photosynthèse, le méthane était présent dans l’atmosphère terrestre en grande quantité car il y avait alors certaines bactéries qui produisaient beaucoup de méthane.

“Alors, quand nous détectons du méthane, ça va être super excitant.”

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