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17 juin
2015 |
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La découverte de petites
exoterres est imminente |
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L'évolution des systèmes de détection
atteint à présent un tel niveau que la découverte de planètes
extrasolaires de type rocheux non seulement de masse terrestre,
mais aussi bien plus petites que notre Terre, est imminente.
Depuis plus de quatre cents ans, les astronomes produisent des
télescopes afin de mieux comprendre notre environnement galactique.
De Galilée à aujourd’hui, les méthodes d'observation ont passé de
l'œil nu à la spectroscopie, en passant par les télescopes géants et
la photographie. Et aujourd'hui, un pan entier de l'astronomie se
consacre à la détection de formes de vie extraterrestres dans
l'Univers.
Ces tentatives de détection se font selon trois grands axes. Le
premier vise à discerner des émissions radio de signaux intelligents
en provenance du cosmos, le second se concentre sur la recherche de
traces de vie au sein de notre propre Système solaire, notamment sur
Mars et Europa, une des lunes de Jupiter, et le troisième se
focalise sur la recherche d'exoplanètes de type terrestre et de
l'étude de leurs atmosphères afin de déterminer si elles sont
susceptibles d'abriter une forme de vie.
Premières détections
Sur une idée proposée en 1987 par Antoine Labeyrie, l'optique
adaptative a été appliquée pour la première fois à un télescope en
1996 à Calar Alto. Largement améliorée depuis, cette technologie
équipe aujourd'hui l'ensemble des télescopes modernes et permet de
corriger en temps réel l’effet de flou provoqué par l’atmosphère
terrestre, permettant ainsi de recueillir des images proches de la
limite de diffraction de l'instrument et d’atteindre un rendu
comparable à ce que l’on peut attendre d’un télescope positionné
dans l’espace. Tirant profit de l’amélioration des caméras et
détecteurs infrarouges, de l’utilisation de la coronographie et des
miroirs déformables, les télescopes modernes ont alors permis la
détection des premières exoplanètes.
Lancé le 7 mars 2009 par la Nasa, le télescope spatial Kepler était
consacré à la détection de planètes orbitant autour d'autres
étoiles. Mais il était aussi capable de fournir de nombreux
renseignements sur ces objets tels que leur masse, leur orbite, et
par voie de conséquence, de fournir aux astronomes la proportion
d’étoiles possédant des planètes à l’intérieur de leur zone
d'habitabilité, soit la région où les conditions d'apparition d'une
forme de vie telle que nous pouvons la concevoir sur le modèle
terrestre sont réunies.
La moisson a été fructueuse et n'est d'ailleurs pas terminée, avec
plus de 5000 planètes découvertes, dont près de 2000 ont été
officiellement confirmées. Un tel échantillonnage permet d'ores et
déjà aux scientifiques de déterminer deux choses essentielles. En
premier lieu, il est maintenant acquis, statistiquement parlant, que
chaque étoile de notre galaxie possède une à deux planètes tournant
autour d'elle. Ensuite, il apparaît que l'immense majorité des
planètes sont d'une taille largement supérieure à la Terre, avec une
majorité plus proche de la masse de Jupiter.
Cependant, Kepler n'est équipé que d'un photomètre dont la fonction
se limite à mesurer les très faibles sursauts d'intensité du
rayonnement des étoiles, trahissant le passage d'une planète devant
son propre soleil. Et très logiquement, l'étape suivante a consisté
à obtenir des images de ces exoplanètes.
Premières images
En novembre dernier, la Nasa mettait en service le Gemini Planet
Imager (GPI), un instrument délivrant des images à très haut
contraste, conçu et construit pour le télescope Gemini-Sud situé
près de La Serena au Chili. GPI est optimisé pour les faibles
séparations angulaires, ce qui lui permet d’imager directement et de
mesurer le spectre des objets extrasolaires orbitant autour
d’étoiles voisines du Soleil. Grâce à cet instrument, l'Homme est
aujourd'hui capable non seulement de détecter une planète tournant
autour d'une autre étoile, mais aussi de l'observer directement, et
d’analyser la composition de son atmosphère afin d’évaluer sa
probabilité d’abriter une forme de vie.
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La planète Beta
Pictoris b, photographiée à dix ans d’intervalle, par le Very Large
Telescope européen, en 2003, à gauche, et par le télescope Gemini
South, en 2013, à droite. En une décennie, la planète a parcouru la
moitié de son orbite autour de l’étoile Beta Pictoris, cachée par un
masque focal. La planète, environ huit fois plus massive que Jupiter
et portée à une température d’environ 1200 °C, est beaucoup plus
lumineuse que les planètes du système solaire. Photos A.M
Lagrange/Naco/VLT/ESO et GPI/Gemini South. |
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Ici une petite parenthèse s'impose. On
pourrait imaginer que la principale difficulté à vaincre pour
observer directement une planète tournant autour d'une autre étoile
réside essentiellement dans l'énorme distance qui nous en sépare. Il
n'en n'est rien. En fait cette planète, quelle qu'elle soit, n'émet
aucune luminosité par elle-même et se contente de réfléchir celle
qu'elle reçoit de la part de son étoile. Sa magnitude est donc
extraordinairement faible, mais il y a plus grave: vue de la Terre,
elle est complètement noyée dans l'éclat de son étoile. A titre de
comparaison, observer directement une planète extrasolaire consiste
à discerner, depuis Marseille, une luciole voletant à 10 centimètres
d'un phare allumé situé sur une côte bretonne.
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L'instrument GPI a
fourni la première image du disque de poussière entourant la jeune
étoile HR4796A. Cet anneau pourrait être consitué par une ceinture
d'astéroides ou de débris laissés suite à la formation de planètes;
certains scientifiques ont théorisé que le tranchant de l'anneau est
défini par une planète encore invisible. L'image de gauche (1,9-2,1
microns) est en lumière visible, incluant à la fois l'anneau de
poussière et la lumière résiduelle de l'étoile centrale diffusée par
la turbulence dans l'atmosphère de la Terre. L'image de droite est
en lumière polarisée. L'image de l'étoile, non polarisée, est donc
estompée. Fortement polarisée, la partie antérieure du disque est
particulièrement brillante. Crédit : Gemini Planet Imager. |
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GPI est équipé de nombreux composants de
pointe, incluant un système d’optique adaptative à très haut
contraste, un interféromètre, un coronographe et un spectrographe à
champ complet. Les premières images d’exoplanètes de taille
comparable à Jupiter ont déjà pu être effectuées et ceci ne semble
être que le commencement.
Premières découvertes de petites planètes telluriques
Mais pour aussi spectaculaires qu'elles soient, ces nouvelles
avancées s'appuient aussi sur le perfectionnement de procédés déjà
utilisés. Ainsi, la méthode de détection par technologie du transit
est en pleine évolution. Ce procédé, qui permet déjà de caractériser
très précisément l'orbite d'une planète extrasolaire autour de son
étoile, ouvre désormais la voie à d'autres méthodes sous-jacentes,
avec la possibilité de mettre en évidence l'existence de planètes
telluriques de très faible masse par l'étude des perturbations
orbitales des planètes voisines.Par la
découverte de planètes telluriques plus petites que la Terre, ce
sont des systèmes extrasolaires au complet qui seront désormais à la
portée des astronomes. Et cela, c'est VRAIMENT imminent…
Jean Etienne
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Le télescope
spatial Kepler. Crédit : Nasa. |
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