A LA RECHERCHE DES EXOPLANETES A L’AIDE DES TELESCOPES SPATIAUX

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1995-2019: Du prix Nobel de Physique au lancement de Cheops.

La toute première exoplanète n’a été détectée que récemment, en 1995. Pour la découverte de « 51 Pegasi b », située à une cinquantaine d’années-lumière de la Terre, les scientifiques suisses Michel Mayor et Didier Queloz se sont vu attribuer le prix Nobel de physique 2019.

C’est grâce à la précision des mesures d’un nouveau type de spectrographe « Élodie » sur un télescope de 2 mètres de diamètre en Haute-Provence et utilisant la méthode des «vitesses radiales » que les deux chercheurs repérèrent en 1994 cette planète extrasolaire faisant le tour de son étoile en 4,2 jours. 25 ans après la 1ère découverte, Didier Queloz a assisté en décembre 2019 à Kourou (Guyane) au lancement du télescope spatial Européen « Cheops » parti pour 3 ans compléter les découvertes d’exoplanètes, prenant la suite des missions CoRoT, Kepler, Gaïa, Tess. À la tête d’une équipe de 60 astronomes, basée à Genève, il est responsable du traitement des données de Cheops en coopération avec les plus grands observatoires terrestres.

Les éclaireurs Corot et Kepler.

Née d’une initiative française, sous maîtrise d’oeuvre du CNES et la responsabilité scientifique de l’Observatoire de Paris, CoRoT fut une mission pionnière en recherche d’exoplanètes, entre 2006 et 2014. Lancé le 27/12/2006 à 900 km d’altitude, le télescope spatial CoRoT (Convection, Rotations et Transits planétaires) a observé, grâce à son télescope afocal de 27 cm de pupille et d’une caméra champ large, en continu pendant de très longues durées (jusqu’à 6 mois) des champs d’étoiles de la Voie lactée. Alors inédite, cette méthode d’observation a permis de détecter plusieurs centaines de candidates planètes extrasolaires dont 34 ont été confirmées.

Lancé en 2009 par la Nasa, le télescope spatial Kepler a identifié 2600 exoplanètes. Utilisant la méthode du « transit », Kepler a identifié des planètes de différentes tailles et de différentes masses et montré la très grande variété des systèmes planétaires dans la galaxie (comme des planètes tournant autour de 2 soleils).

Commentant la découverte de la première planète rocheuse, « Kepler-10b » en janvier 2011, très proche de son étoile, Vincent Coudé du Foresto, astronome à l’Observatoire de Paris explique que « Si la planète est trop chaude, c’est un océan de magma, mais si elle est trop loin de son étoile, tout y est gelé ». « Il existe entre dix et cinquante planètes qui tournent dans la zone habitable de leur étoile », écrit David Fossé, journaliste scientifique, dans son livre « Exoplanètes », « c’est-à-dire qu’on n’y a pas découvert la vie mais, en revanche, on sait qu’elles sont à la bonne distance de leur étoile pour qu’il y ait de l’eau liquide, signe que la vie pourrait un jour y être abritée».

La « méthode du transit »

On ne peut pas observer directement les exoplanètes même avec un télescope puissant car elles sont trop éloignées et leur luminosité trop faible par rapport à celle des étoiles. Mais il est possible de mesurer l’infime variation de l’intensité lumineuse d’une étoile lorsqu’une planète passe devant elle (« transit »).

Utilisée par tous les télescopes spatiaux chargés de détecter les exoplanètes, la « méthode du transit » à été expliquée à de nombreux groupes de scolaires lors d’ateliers pédagogiques mis en place par JALLE ASTRONOMIE lors du Festival Big Bang de St-Médard en Jalle en 2017 sur le thème « sommes-nous seuls dans l’univers ? ». Grâce à un dispositif ingénieux réalisé par Jalle Astronomie (cf article dédié sur ce site), les élèves ont pu mesurer et reporter sur un graphique les variations de lumière d’une lampe (« l’étoile ») lors du passage devant elle d’une petite boule, révélant ainsi la présence possible d’une « exoplanète».


2018-2919: Tess et Cheops se concentrent sur les «Super-Terre».

Prenant la relève de Kepler ne pouvant plus émettre, le télescope spatial américain TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), lancé le 18/04/2018 a pour but d’analyser 200 000 étoiles de 30 à 100 fois plus brillantes que celles examinées par Kepler et beaucoup plus proches, en se concentrant sur celles possédant des planètes de type «Terre» ou «super-Terre». Une liste de plus de 4000 exoplanètes détectées est tenue à jour en temps réel sur un site internet pour permettre des études de suivi détaillées avec de grands télescopes au sol et trouver les caractéristiques des « nouvelles terres ».

Le télescope Cheops (Characterizing Exoplanet Satellite) est une mission du programme scientifique Cosmic Vision de l’ESA en partenariat avec l’Université de Berne (Suisse). D’une masse au décollage de 273 kg, Cheops est équipé d’un télescope Ritchey-Chrétien de 58 kg et de 32 cm d’ouverture, qui fonctionne en lumière visible et en proche infrarouge. Il ne s’agit plus de découvrir de nouvelles exoplanètes, mais de se concentrer pendant 4 ans sur 500 étoiles brillantes déjà connues pour avoir une ou plusieurs planètes gravitant autour d’elles, d’une taille comprise entre celles de la Terre et de Neptune, d’en définir le rayon, la masse et la densité, et d’en déduire leur composition et leur structure.

Complémentarité des télescopes spatiaux et des grands télescopes terrestres.

Depuis le lancement de Chéops à Kourou le 18/12/2019, le prix Nobel Didier Queloz est chargé du recueil et de la diffusion des informations reçues de Chéops auprès de 60 collègues scientifiques qui choisiront dans le catalogue d’exoplanètes (plus de 4000 recensées), celles qui feront l’objet d’une étude plus poussée à partir du sol.

De nouveaux télescopes spatiaux, comme le James Webb (Nasa-ESA), prévu en 2021, ou de la mission de l’ESA PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) en 2026 ainsi que l’achèvement de télescopes géants au sol comme au Chili du E-ELT (European Extremely Large Telescope) avec son miroir de 39 m de diamètre en 2025 permettront sans doute dans les prochaines années d’identifier scientifiquement quelques vrais candidats à l’appellation «nouvelle Terre».

Pour en savoir plus :
Émission radio France Inter du 23/01/2010 : « Vivrons-nous un jour sur une exoplanète ?»
https://www.franceinter.fr/emissions/le-telephone-sonne/le-telephone-sonne-29-janvier-2020

Cycle de conférences Jalle Astronomie
02/02/2018 Sean Raymond du LAB : Les nouvelles exoplanètes
19/10/2018 JB Marquette du LAB: Pardon, vous n’avez pas vu mon exoplanète ?
22/03/2019 Franck Selsis du LAB : Exoplanètes et habitabilité
Mission GAÏA: article sur site Jalle Astronomie_points clés du télescope Gaïa, Michel Vidal, 15/02/2014
Livres :

article préparé par Michel Drobycheff, mis en forme et publié par Michel Vidal

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