Le télescope Webb sera-t-il capable de détecter des signes de vie sur des exoplanètes à proximité?

Concept d'artiste du télescope spatial James Webb tel qu'il apparaîtra une fois celui-ci lancé sur orbite terrestre en 2021. Vous voulez savoir à quoi ressemble le télescope actuel? Voir le bas de ce post. Image via Northrop Grumman / JWST.

À seulement 39 années-lumière de la Terre - juste à côté, cosmiquement parlant -, il existe un système solaire avec sept planètes rocheuses de la taille de la Terre. Le système s'appelle TRAPPIST-1. Ses sept planètes sont fascinantes et trois d'entre elles gravitent autour de la zone habitable de leur étoile, où les températures pourraient permettre à de l'eau liquide d'exister.

Ces mondes ont fait l'objet de nombreuses études ces dernières années, mais il existe des limites à ce que les télescopes actuels peuvent en apprendre davantage à leur sujet. De plus, il y a eu un débat sur la question de savoir si le télescope spatial James Webb - le successeur de Hubble, dont le lancement est prévu pour mars 2021 - sera assez puissant pour détecter des signes de vie à la distance de ces planètes de la taille de la Terre, si de tels signes existent. Là. Mais maintenant, une nouvelle étude indique, oui, le Webb sera en mesure d'analyser leurs atmosphères pour les biosignatures. De plus, l'étude indique que cette analyse pourrait être réalisée en un an seulement, bien que des nuages ​​dans l'atmosphère des planètes puissent poser problème.

Le nouvel article a été publié pour la première fois le 21 juin 2019 dans The Astronomical Journal et l’étude a été dirigée par Jacob Lustig-Yaeger, étudiant en astronomie à l’Université de Washington.

Selon Lustig-Yaeger:

Le télescope Webb a été construit et nous avons une idée de son fonctionnement. Nous avons utilisé la modélisation informatique pour déterminer le moyen le plus efficace d'utiliser le télescope pour répondre à la question la plus élémentaire que nous souhaitons poser, à savoir: existe-t-il même des atmosphères sur ces planètes ou non?

Concept artistique des 7 exoplanètes de la taille de la Terre dans le système planétaire TRAPPIST-1. Image via R. Hurt / T. Pyle / NASA / JPL-Caltech / WOSU.

Les sept planètes connues du système TRAPPIST-1 sont rocheuses et de taille similaire à la Terre. Elles gravitent toutes autour de leur étoile, mais comme l’étoile est un nain rouge et plus froid que le soleil, trois des planètes sont encore dans la zone habitable de l’étoile, où les températures pourraient rendre l’eau liquide possible, en fonction d’autres facteurs, tels que type d'ambiance. On s'attend à ce que la plupart ou la totalité des planètes aient une atmosphère, mais cela n'est pas encore connu. Le télescope Webb sera en mesure de le confirmer et d’analyser dans ces atmosphères les biosignatures possibles, des gaz tels que l’oxygène ou le méthane qui indiqueraient la vie à la surface. Selon Lustig-Yaeger:

La question qui se pose actuellement est de savoir si ces planètes ont même une atmosphère, en particulier les planètes les plus profondes. Une fois que nous avons confirmé la présence d’atmosphères, que pouvons-nous apprendre de l’atmosphère de chaque planète, des molécules qui la composent?

L'étude suggère que le télescope Webb devrait pouvoir détecter et analyser toutes les atmosphères assez rapidement, en un an environ. Puisque les planètes sont toutes proches de leur étoile, cela signifie que leurs temps de transit - le temps qu’il faut à une planète pour se croiser devant son étoile de notre point de vue - sont relativement courts. Le Webb devrait pouvoir confirmer (ou non) les atmosphères dans 10 transits ou moins.

Le concept artistique de TRAPPIST-1e, qui, selon les scientifiques, offre les meilleures chances d'avoir une atmosphère habitable et un océan comme la Terre. Image via NOAA / Inverse.

Cela dépend également de la présence de nuages ​​dans ces atmosphères. Si une planète avait une atmosphère nuageuse et épaisse comme Vénus, il pourrait prendre jusqu'à 30 transits pour le confirmer. Pour que le télescope Webb puisse toujours le faire, cela prendrait plus de temps, a déclaré Lustig-Yaeger:

Mais cela reste un objectif réalisable. Cela signifie que même dans le cas de nuages ​​réalistes à haute altitude, le télescope James Webb sera toujours capable de détecter la présence d'atmosphères, ce qui auparavant n'était pas connu.

La capacité du télescope spatial James Webb à détecter les atmosphères de petites planètes rocheuses est excitante, d’autres télescopes n’ayant pas encore pu le faire. C'est beaucoup plus facile avec des planètes géantes gazeuses comme Jupiter, mais difficile avec des planètes plus petites quand elles sont si loin.

Une autre possibilité est que le Webb trouve des traces d’eau que les planètes ont perdu lorsque le système était beaucoup plus jeune et que l’étoile était beaucoup plus chaude. Dans de tels cas, une atmosphère pourrait contenir de l'oxygène abiotique - non créé par la vie - qui pourrait être un faux signal positif de la biologie active. Les scientifiques devraient déterminer si l'oxygène est biotique ou abiotique.

Concept d'artiste de la surface de TRAPPIST-1f. Image via Inverse.

Les astronomes disent que le télescope spatial James Webb sera très utile pour étudier les planètes rocheuses telles que la Terre, et que de nombreux autres de ces mondes rocheux sont découverts tout le temps dans le vaste espace de notre galaxie de la Voie lactée. On estime qu'il existe des milliards de tels mondes dans notre seule galaxie, et le Webb pourrait fournir la première preuve convaincante de la vie sur un (ou plusieurs) d'entre eux. Même si ce n'est pas le cas, cela aidera à révolutionner notre compréhension de ces planètes. Comme l'a noté Andrew Lincowski, étudiant au doctorat en astronomie:

En réalisant cette étude, nous avons examiné: Quels sont les meilleurs scénarios pour le télescope spatial James Webb? Qu'est-ce que ça va être capable de faire? Parce qu'il y aura certainement plus de planètes de la taille de la Terre trouvées avant son lancement en 2021.

Le système planétaire TRAPPIST-1 est unique parmi les systèmes connus jusqu'à présent, avec sept exoplanètes de la taille de la Terre. Est-ce que l'un d'entre eux pourrait avoir la vie? Ce sont des candidats idéaux pour les études ultérieures de Webb, qui pourraient peut-être aider à répondre à cette question intrigante dans un avenir relativement proche. Comme l'a ajouté Lustig-Yaeger:

En théorie, il est difficile de concevoir un système planétaire mieux adapté à James Webb que TRAPPIST-1.

Le 28 août 2019, la NASA a annoncé que les deux moitiés du télescope spatial James Webb avaient été connectées avec succès. Le télescope est en cours d'assemblage dans les installations de Northrop Grumman à Redondo Beach, en Californie. Lire la suite.

Conclusion: pour la première fois, les scientifiques pourront étudier l'atmosphère des sept exoplanètes de la taille de la Terre dans le système TRAPPIST-1, à l'aide du télescope spatial James Webb, le successeur de Hubble, qui doit être lancé en 2021.

Source: Détectabilité et caractérisation des atmosphères d'exoplanètes TRAPPIST-1 avec JWST

Via UW News