Les planètes de TRAPPIST-1 pesées et caractérisées avec une précision inédite

Une planète seule autour de son étoile possède une orbite strictement périodique dont la durée est invariable. Ce n’est plus le cas si une ou plusieurs planètes suffisamment massives orbitent à proximité. C’est ainsi qu’en 1846, Le Verrier parvint à prédire l’existence et la position de Neptune à partir des irrégularités de l’orbite d’Uranus.

Les sept planètes connues de la petite étoile TRAPPIST-1 forment un cortège compact et chaque planète voit son orbite perturbée par ses voisines. Vues depuis la Terre, ces sept planètes passent à chaque orbite devant leur étoile, produisant une baisse apparente de luminosité. Les interactions gravitationnelles entre planètes font que ces transits ne surviennent pas de façon strictement périodique mais avec une avance ou un retard pouvant atteindre plusieurs dizaines de minutes. En utilisant les centaines de transits observés avec des télescopes spatiaux ou au sol, une équipe internationale a chronométré ces écarts pour déterminer les masses des planètes. Le principe consiste à simuler des systèmes à 7 planètes pour des jeux de masses différents et à exclure les cas incompatibles avec les observations. Il a fallu pour cela mettre au point des méthodes statistiques inédites. Ces chronométrages n’ont pas révélé la présence d’éventuelles planètes supplémentaires, mettant ainsi une contrainte forte sur leurs possibles masses et orbites.

Les transits permettant aussi de mesurer le rayon des planètes, l’étude a pu contraindre leur densité avec une précision inégalée pour des exoplanètes telluriques. Leur composition semble similaire à celle de la Terre. Une limite supérieure peut être mise sur leur teneur en eau : les quatre planètes les plus externes (e, f, g, h) ne peuvent être constituées de plus de 5-10 % d’eau en masse. Mais les trois planètes internes (b, c, d) sont plus « sèches » que la Terre, pour laquelle l’eau représente moins de 0,1 % de sa masse.

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