De nouveaux télescopes accélèrent la recherche de mondes habitables à proximité d’étoiles froides
En astronomie, l’une des découvertes les plus passionnantes de ces dernières décennies a été l’identification de planètes situées hors de notre système solaire, en orbite autour d’autres étoiles. Jusqu’à présent, plus de 4 000 exoplanètes ont été découvertes, la plupart significativement plus grandes que la Terre, d’une taille comparable à celle de la géante gazeuse Jupiter. Mais cela ne reflète peut-être pas leur distribution réelle dans l’espace, les petites planètes étant plus difficiles à détecter. ExTrA est une nouvelle installation de l’ESO, à l’observatoire de La Silla, au Chili, financée par le Conseil européen de la recherche et le Centre national de la recherche scientifique. Les télescopes d’ExTrA vont améliorer considérablement la détection et la caractérisation atmosphérique des planètes d’une taille comparable à celle de la Terre. Ils sont spécialement destinés aux planètes qui transitent devant leur étoile. Pendant leur mouvement, les exoplanètes provoquent une légère baisse de la luminosité de l’étoile et projettent leur ombre sur les télescopes. En mesurant cette atténuation périodique de la lumière, les astronomes peuvent en déduire les caractéristiques physiques de l’atmosphère ainsi que la composition globale de la planète, c’est-à-dire de quoi cette dernière est principalement constituée.
Observer dans le proche infrarouge
Les installations d’ExTrA emploient une technologie capable d’augmenter la puissance d’une technique traditionnelle connue sous le nom de photométrie différentielle (où la luminosité d’une étoile est évaluée en la comparant aux autres étoiles apparaissant dans l’image). À l’origine, il aurait été difficile de repérer des exoplanètes plus petites, de la taille de la Terre, à l’aide de cette méthode. Les chercheurs sont toutefois en train de mettre au point de nouvelles méthodes pour mesurer la luminosité des naines rouges dans le proche infrarouge, où elles apparaissent plus brillantes. «Il existe actuellement tout un cortège de petits télescopes qui examinent les naines rouges à la recherche d’indices suggérant la présence d’exoplanètes. Procéder à des études similaires dans l’infrarouge rendrait les observations de petites exoplanètes froides beaucoup plus efficaces, car les naines rouges émettent la majeure partie de leur lumière dans l’infrarouge», explique le Dr Xavier Bonfils, coordinateur du projet. Les caméras infrarouges étant relativement coûteuses, les télescopes ExTrA utilisent des fibres optiques. La lumière recueillie par les trois télescopes est transmise par fibres optiques et passe à travers un détecteur infrarouge. Un robot positionne les fibres au bon endroit pour recevoir la lumière des étoiles. C’est ainsi qu’ExTrA peut faire de la photométrie dans l’infrarouge. Les chercheurs ont également tenu compte du fait que le rayonnement infrarouge est fortement absorbé par l’eau. Cette caractéristique est à l’origine d’un grand nombre d’erreurs systématiques lors de l’observation d’une étoile à travers différentes masses d’air atmosphérique. Pour surmonter cela, les fibres optiques des trois télescopes mènent au même spectrographe – un instrument qui disperse la lumière des étoiles – afin que les astronomes puissent sélectionner les bandes spectrales qui ne sont pas affectées par les bandes d’absorption de l’eau.
L’eau – un ingrédient essentiel pour la vie extraterrestre
ExTrA va chercher des planètes en transit autour d’étoiles froides, dans l’espoir de détecter des planètes de la taille de la Terre dans leur zone habitable. Dans cette région, autour d’une étoile, les températures de surface d’une planète peuvent être compatibles avec la présence d’eau liquide. Le principal facteur déterminant la température de la planète est sa distance par rapport à l’étoile hôte. «Cela devrait être le paramètre le plus important à déterminer pour les planètes de la taille de la Terre qui transitent devant des étoiles brillantes proches de nous», explique le Dr Bonfils. «Cela signifie que nous espérons pouvoir identifier et analyser des douzaines d’exo-Terres et, en caractérisant leurs atmosphères, être en mesure d’identifier celles qui sont potentiellement habitables.»
Mots‑clés
ExTrA, infrarouge, exoplanète, planète de la taille de la Terre, naine rouge, fibres optiques, habitable, observatoire de La Silla de l’ESO, spectrographe