TRAPPIST-1 h

Comment a-t-on déterminé la période orbitale de TRAPPIST-1 h ?

TRAPPIST-1 h a été découverte lors d’un unique passage devant son étoile dans les données recueillies en 2016 par le télescope spatial Spitzer. Un seul transit ne permet pas de connaître la période orbitale. Les chercheurs ont d’abord utilisé les relations entre les périodes des planètes intérieures pour calculer six périodes possibles. D’anciennes observations au sol en ont exclu cinq, puis une campagne de K2 longue de 79 jours a révélé quatre transits espacés d’environ 18,77 jours et confirmé la période.

• Environ 18,77 jours Période orbitale confirmée par des transits répétés
• 79 jours Durée pendant laquelle K2 a observé TRAPPIST-1 en continu
• 4 Transits supplémentaires de h trouvés dans les données de K2
• Environ 173 K Température calculée, soit environ −100 °C

Que peut révéler un seul transit ?

Lorsqu’une planète passe devant son étoile, la baisse de lumière permet de calculer son rayon et la durée de l’assombrissement indique celle du transit. Mais sans observer le passage suivant, il est impossible de déterminer combien de jours lui prend une orbite complète. Pendant l’absence d’observations, la planète a pu faire un, deux ou trois tours.

L’étude de découverte a utilisé l’heure et la durée du transit observé par Spitzer pour estimer une période d’environ 20 jours. La plage possible restait toutefois large, d’environ 14 à 35 jours. Cette plage n’avait pas été mesurée grâce à des transits répétés, mais calculée en supposant des dimensions pour l’étoile et l’orbite.

Comment a-t-on réduit les périodes orbitales possibles ?

Les six planètes intérieures de TRAPPIST-1 orbitent en conservant des relations stables. Le nombre de tours accomplis par deux planètes voisines pendant un même intervalle se rapproche d’un rapport entre de petits nombres entiers. Cette relation s’appelle une résonance. Les chercheurs ont supposé que f, g et h partageaient un lien similaire et calculé les périodes orbitales possibles de h.

Le calcul a produit six valeurs allant de 13,941 à 39,026 jours. Les chercheurs ont alors réexaminé environ 1 000 heures de données au sol recueillies avant l’observation de Spitzer. Si cinq de ces valeurs étaient correctes, la lumière de l’étoile aurait dû diminuer à des moments précis, mais ce ne fut pas le cas. Aucune donnée ne couvrait le transit prévu pour la valeur de 18,766 jours, qui fut donc la seule à ne pas être exclue. À ce stade, 18,766 jours n’était que la prévision la plus probable, et non une valeur confirmée par des observations répétées.

Les résonances entre les planètes ont réduit les possibilités à six périodes. La période réelle n’a été confirmée qu’après l’observation, par K2, de transits répétés au même intervalle.

Quelle période les observations de K2 ont-elles confirmée ?

K2 a observé TRAPPIST-1 pendant 79 jours, de décembre 2016 à mars 2017. Le télescope est passé en mode de sécurité, créant une interruption de cinq jours dans les données ; il a aussi fallu corriger les mouvements dus à la panne d’un dispositif de contrôle de l’orientation. Une fois les données de luminosité corrigées, des transits dont la profondeur et la forme ressemblaient à celui de Spitzer sont apparus aux quatre moments prévus, espacés de 18,766 jours.

L’équipe a également vérifié que le résultat n’avait pas été forcé pour correspondre aux heures prévues. Après avoir retiré des données les transits déjà connus des planètes b à g, elle a lancé une recherche sans fixer à l’avance la période de h : le signal proche de 18,77 jours restait le plus fort. Une autre méthode d’analyse a retrouvé les mêmes quatre transits. Une comparaison statistique a aussi montré qu’un modèle à sept planètes incluant h expliquait bien mieux les données qu’un modèle sans h. Le premier transit de Spitzer et les quatre de K2 ont ainsi confirmé ensemble une période orbitale de 18,767 jours.

1. Transit unique de Spitzer Il a révélé la taille et l’heure de passage de h, mais pas sa période orbitale.
2. Calcul des résonances Les périodes de f et g ont donné six valeurs possibles pour h.
3. Réexamen des données au sol Les moments où aucun transit n’a eu lieu ont exclu cinq valeurs.
4. Observations répétées de K2 Quatre transits espacés d’environ 18,77 jours ont confirmé la période.

Que signifie la température calculée de TRAPPIST-1 h ?

Le catalogue de la NASA donne à h un rayon égal à environ 0,755 fois celui de la Terre et une masse égale à environ 0,326 fois la masse terrestre. C’est la plus petite et la plus légère des sept planètes ; elle orbite à environ 9,27 millions de kilomètres de son étoile. La température d’équilibre de 173 K présentée par une étude de 2017 correspond à environ −100 °C. Elle suppose un équilibre entre la lumière reçue de l’étoile et la chaleur émise par la planète ; elle n’a pas été mesurée avec un thermomètre à la surface.

La même étude a calculé que h reçoit environ 200 watts d’énergie par mètre carré. Dans des modèles d’atmosphère contenant de l’azote, du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau, cette énergie ne suffisait pas à maintenir de l’eau liquide à la surface. Le dioxyde de carbone pouvait aussi geler dans les régions froides et devenir moins abondant dans l’atmosphère. Mais le pouvoir réfléchissant, la pression atmosphérique, les nuages et la température de surface réels n’ont pas été mesurés. Ce résultat vaut donc pour un ensemble précis de conditions du modèle et ne confirme pas le véritable climat de h.

Comment Webb distingue-t-il les changements de l’étoile d’un signal atmosphérique ?

D’après le bilan publié par la NASA en janvier 2026, Webb a observé h, mais l’analyse n’a pas encore été rendue publique. Les taches sombres et les éruptions à la surface de l’étoile modifient sa luminosité différemment selon la longueur d’onde. Ces variations peuvent ressembler aux traces d’une atmosphère planétaire : il faut donc retrouver les mêmes signatures moléculaires au cours de plusieurs transits espacés d’environ 18,77 jours.

Le calcul et l’observation ont joué des rôles distincts dans la détermination de la période de h. La résonance a prédit les moments à observer, les anciennes données ont exclu les valeurs incompatibles, puis les transits répétés de K2 ont confirmé la période. En revanche, l’atmosphère et l’environnement de surface n’ont pas encore été confirmés par des observations répétées.

La glace et les nuages présentés sur cette page sont une illustration, et non une photographie issue d’observations. Les transits répétés ont confirmé la période de 18,77 jours, mais 173 K est une valeur calculée à partir d’hypothèses simples. Aucune atmosphère, glace, eau liquide ou température réelle de surface n’a été confirmée.

Sources

• NASA Science — Catalogue de TRAPPIST-1 h
• Nature — Sept planètes telluriques tempérées
• Nature Astronomy — Une chaîne résonante de sept planètes
• The Planetary Science Journal — Masses, rayons, densités et dynamique
• Astronomy & Astrophysics — Modèles du climat et des éléments volatils
• NASA Science — Mission Kepler et K2
• NASA Science — Résultats de Webb sur le système TRAPPIST-1