Le système planétaire de Trappist-1 continue de fasciner les chercheurs qui ont observé un étrange ballet. De nouveaux éléments qui éclairent notre compréhension de la formation des planètes de Trappist-1. 

Cela vous intéressera aussi

[EN VIDÉO] Les planètes de Trappist-1, des mondes étonnants et peut-être riches en eau Autour de cette minuscule étoile gravitent sept planètes de la taille de la Terre. Toutes sontnull

La petite étoile Trappist-1, à 40 années-lumièreannées-lumière de nous, possède un système planétaire fascinant : 7 planètes de type terrestre dont 3 ont des insolations comprises entre celles de VénusVénus et de Mars. Les périodes orbitalespériodes orbitales sont très courtes, de 1,5 jour pour la planète b, la plus interne, à 19 jours pour la h, la plus externe qui est malgré tout six fois plus proche de son étoile que MercureMercure de notre SoleilSoleil. Ce système très compact, dont la massemasse et le rayon des planètes ont pu être estimés à quelques %, se livre à un ballet étonnant. Pendant le temps que met la planète h à accomplir 2 orbitesorbites, la g en fait exactement 3, la f 4, la e 6, la d 9, la c 15 et la b 24 ! Les orbites sont en résonancerésonance les unes avec les autres.

Dans le système solaire, les 4 luneslunes principales de JupiterJupiter sont également sur des orbites résonantes. L'existence de ces résonances s'explique par la formation des planètes (ou des lunes dans le cas de Jupiter) au sein d'un disque de gazgaz. Quand les étoiles se forment, elles sont entourées d'un disque de gaz et de poussière où se forment les planètes, par collisions entre corps solidessolides, petits au début et qui grossissent au cours du temps.

Les interactions entre les planètes en formation et le disque qui les abritent produisent une migration des orbites. Durant leur migration, les orbites peuvent alors se trouver en résonance, et rester verrouillées ainsi tout en continuant de migrer. Ainsi, pendant cette phase de disque qui dure au maximum quelques millions d'années, la migration des planètes peut produire une chaîne de résonances dont un cas extrême est le système Trappist-1.

Vue d'artiste d'un bombardement tardif sur la jeune Terre. © Christ Butler/SPL
Vue d'artiste d'un bombardement tardif sur la jeune Terre. © Christ Butler/SPL

Des planètes peu impactées depuis leur formation

Des scientifiques ont montré que cette chaîne de résonances est très fragile dès lors que le disque de gaz n'est plus là pour la stabiliser : des impacts par ses astéroïdes ou des comètescomètes peuvent briser l'harmonie de cet ensemble. L'étude conduite par Sean Raymond, du Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux, et de son équipe a été publiée dans un article de Nature Astronomy.

Si nous observons aujourd'hui cette chaîne de résonance, c'est qu'aucune des planètes n'a subi d'impacts trop violents depuis la dissipation du disque. Pour quantifier la masse d'impacteursimpacteurs qui ont pu percuter les planètes sans détruire la résonance, les auteurs de l'étude ont réalisé de nombreuses simulations numériquessimulations numériques dans lesquelles le système est exposé à des collisions avec des populations de corps de masses et d'origines variables.

Cette masse maximale d'impacteurs ainsi déterminée varie d'une planète à l'autre : pour les planètes externes, elle correspond à environ 1 % de la masse des planètes mais cette valeur tombe à 0,02 % pour la planète la plus interne. Les planètes avaient donc atteint leur masse finale quand le disque protoplanétairedisque protoplanétaire a disparu. Cela diffère fortement du cas terrestre -- La Terre n'a atteint sa masse finale que bien après la dissipation du disque protoplanétaire. 

Vue d'artiste du système Trappist-1 comparé au système solaire. La surface de chaque planète Trappist-1 est basée sur des scénarios physiques possibles. La zone verte correspond à la « zone habitable » d'eau liquide. © Nasa/JPL-Caltech
Vue d'artiste du système Trappist-1 comparé au système solaire. La surface de chaque planète Trappist-1 est basée sur des scénarios physiques possibles. La zone verte correspond à la « zone habitable » d'eau liquide. © Nasa/JPL-Caltech

En effet, la formation de la Lune, due à une collision entre la proto-terre et une planète d'environ 10 % sa masse, s'est produite après 100 millions d'années d'évolution et on estime la masse reçue par la Terre après cet impact géant n'a pas dépassé 0,5% de sa masse.

On peut en conclure que la formation des planètes de Trappist-1 a été 10 à 20 fois plus rapide que celle des planètes telluriques du système solaire et que l'histoire collisionnelle tardive est mieux contrainte pour les planètes de Trappist-1 que pour notre propre Terre alors que l'on peut accéder à sa composition élémentaire et isotopique détaillée et que l'on peut compter (et parfois dater) les cratères lunaires.