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Trappist ou l'harmonie du cosmos

La résonance des planètes

  Catégorie : planètes et planètes naines
Mise à jour 22 novembre 2019

Dans le monde confus et turbulent qui nous entoure il y a des régularités qui permettent de dégager un sens au chaos apparent.
Par exemple, nous remarquons que la Terre tourne régulièrement autour du Soleil en un an, que les jours succèdent aux nuits, que le nautilus construit sa coquille en spirales ou que les alvéoles des abeilles sont hexagonales...
Toutes les civilisations ont été à l'affut de ces régularités, rythmes, répétitions et motifs qui nous émerveillent et nous rassurent. Cela nous permet de croire qu'il y a un ordre ou un dessein dans notre Univers observable.
De tous temps, ces régularités, contingentes ou accidentelles, ont inspiré les philosophes, les physiciens, les mathématiciens et surtout les musiciens.
Quand on parle de régularités on pense aux sons.
En musique une octave correspond à un doublement de fréquence f, 2f, 3f, etc. Ces fréquences multiples d'une fréquence donnée sont appelées les harmoniques.
Par exemple, la note do a une fréquence de 260 Hz, le do suivant est à 520 Hz. La note sol a une fréquence 1,5 fois le do, le sol suivant est égale à 3 fois le do, etc. Ces régularités suffissent à fixer l'harmonie musicale.

 

Le système solaire découvert en 2016 par la méthode des transits, est vieux de 7,6 milliards d'années et il est situé dans la constellation du verseau à 39,5 années-lumière.
Ce système est composé d'une étoile naine ultra froide appelée TRAPPIST-1a et d'au moins 7 planètes rocheuses (TRAPPIST-1b, TRAPPIST-1c, TRAPPIST-1d, TRAPPIST-1e, TRAPPIST-1f, TRAPPIST-1g, TRAPPIST-1h).
Trois d'entre elles sont situées dans la zone habitable de l'étoile et TRAPPIST-1e possède une densité proche de celle de la Terre, et elle est dotée vraisemblablement d'un noyau de fer et d'un océan liquide ou glacé.
Aidés d'un modèle informatique, les scientifiques ont simulé les orbites planétaires et ont découvert que les 7 planètes sont en parfaite harmonie orbitale.
En d'autres termes, chaque planète a des rapports simples avec les périodes orbitales de ses voisines. Quand la planète la plus externe trappist-1h parcoure 2 orbites, sa voisine trappist-1g parcoure 3 orbites et trappist-1f 4 orbites et tarppist-1e 6 orbites et trappist-1d 9 orbites et trappist-1c 15 orbites et trappist-1b parcoure 24 orbites. Le système tout entier se déplace avec une très belle régularité.

 Système stellaire trappist-1

Image : l'étoile TRAPPIST-1a et ses 7 planètes telluriques représentées avec leurs tailles respectives (la distance à l'étoile n'est pas respectée).

nota : TRAPPIST (Transiting planets and planetesimals small telescope) est un réseau de 2 télescopes robotisés. Un téléscope est situé à l'observatoire de La Silla (Chili) et le second télescope à Oukaïmeden (Maroc).

La symphonie céleste

 

Les planètes du système TRAPPIST-1 sont donc en résonances orbitales parfaites et ces orbites harmonieuses peuvent être traduites musicalement, avec des notes.
TRAPPIST-1b correspond à la note si (b en forme anglo-saxonne), TRAPPIST-1c correspond à la note do, TRAPPIST-1d correspond à la note ré, etc.

Trappist-1 Orbital period Music note
Trappist-1b 1.51 days b si
Trappist-1c 2.42 days c do
Trappist-1d 4.05 days d
Trappist-1e 6.10 days e mi
Trappist-1f 9.20 days f fa
Trappist-1g 12.35 days g sol
Trappist-1h 18.76 days a la

Chaque planète joue une note par orbite lorsque qu'elle passe entre nous et son étoile et un battement rythmique retentit chaque fois qu'elle passe devant sa voisine.
Comme chaque planète résonne avec ses voisines, le système tout entier forme une chaine de résonance harmonique.
C'est ce que montre (en accéléré) cette animation éblouissante et mélodieuse où les sept planètes valses en synchronisme quasi parfait.

 

Vidéo : Vision musicale rythmée et harmonisée des transits des planètes devant leur étoile. Une équipe de chercheurs de la NASA et de musiciens a transformé les orbites des sept mondes TRAPPIST-1 en musique.
Aucun autre système planétaire connu n'abrite autant de mondes résonnants.
Les simulations sur ordinateur suggèrent que les planètes auraient du se cogner très rapidement après leur formation. Mais la résonance les a apparemment sauvées, selon Dan Tamayo, chercheur à Cornell University à Ithaca, New York.

Nautilus

Le nautilus est un mollusque marin dont la coquille se développe enroulée vers l'avant, en forme de spirale.
L'intérieur est cloisonné en différentes loges et le corps du nautile occupe la dernière loge.
Le nautilus se déplace par réaction en projetant de l'eau via une valve (entonnoir).
Son habitat est l'océan Indien, la mer de Chine et l'océan pacifique.

           
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L'année-lumière (AL) est une unité de mesure de distance utilisée en astronomie qui correspond à la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant une année julienne (365,25 jours ou 31 557 600 secondes), soit environ 10 000 milliards de kilomètres.
La vitesse de la lumière dans le vide est une constante physique fixée à 299 792 458 m/s (environ 300 000 km/s).

Zone habitable en astronomie

La zone habitable circumstellaire ou écosphère est un tube circulaire théorique entourant une étoile dans laquelle la température à la surface des planètes en orbite, permettrait l'apparition d'eau liquide.
Les scientifiques pensent que l'eau liquide est vitale, à cause de son rôle, dans les réactions biochimiques.

naine ultra-froide

Une naine ultra-froide est une étoile naine brune dont la température est inférieure à 2 700 kelvins (température de la photosphère de notre Soleil est de 5 781 K).
Ces étoiles de très faible masse représenteraient environ 15 % des objets principaux de notre galaxie.
La taille réduite des disques protoplanétaires qui ont formé les naines ultra-froides hébergent majoritairement une population relativement nombreuse de planètes telluriques allant de la taille de Mercure à celle de la Terre.

Constellation du verseau

La constellation du verseau (porteur d’eau) est traversée par le Soleil du 16 février au 11 mars.
L'étoile la plus brillante de la constellation du Verseau est une supergéante rouge β Aquarii (Sadalsuud de l'arabe Al Sa'd al Su'ud, signifiant littéralement « la plus chanceuses parmi les chanceuses »), située à 612 années-lumière. Le Verseau se situe entre le Capricorne à l'ouest et les Poissons à l'est.

Résonance orbitale

Une résonance orbitale se produit lorsque deux objets célestes en révolution sur leurs orbites ont des périodes de révolution dont le rapport est un nombre entier.
La résonance orbitale est couramment notée 1:1 ou 2:1 ou 4:1 correspondant au nombre de fois que l'objet intérieur parcoure son orbite pendant que l'objet extérieur parcoure sa propre orbite.
Dans le Système solaire, les satellites de Jupiter sont en résonance parfaite. Ganimède parcoure 1 orbite pendant que Europe en parcoure 2 et IO 4.

Méthode des transits

Lorsque qu'on observe un système planétaire par la tranche, on peut voir passer une planète devant son étoile (transit planétaire) car cela va faire baisser très légèrement sa luminosité.
La méthode des transits consiste à détecter de nombreuses fois ces transits planétaires. Si le transit se répéte (période), la présence d'un corps en orbite autour de l'étoile est confirmée.
Le transit fournit la période de révolution et le diamètre de la planète (à partir des diamètres apparents), le demi-grand axe de l'orbite de la planète (à l'aide de la troisième loi de Kepler).
Ces informations avec la luminosité de l'étoile permettent de positionner la planète par rapport à la zone habitable de l'étoile.
Harmonique

Une harmonique est une composante d’un son périodique, dont la fréquence est un multiple entier d'une fréquence fondamentale. Si on appelle ƒ la fréquence fondamentale, les harmoniques ont des fréquences égales à : 2ƒ, 3ƒ, 4ƒ, 5ƒ, etc. La note fondamentale est le la (440 Hz), l'harmonique de rang 2 est à 880 Hz, celle de rang 3 à 1 320 Hz, etc.

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