Les planètes et la vie en astronomie : Exoplanète - Mission Spatiale



Les missions Corot et Kepler

La seule mission spatiale de recherche d'exoplanètes déjà en opération est la mission Corot, dont le satellite a été lancé le 26 décembre 2006. A l'origine, cette mission fut proposée par le Centre nationale d'études spatiales (CNES) en 1996, mais elle est devenue entre temps une collaboration avec l'agence spatiale européenne (ESA) et d'autres partenaires internationaux. La mission Corot est prévue pour durer 2 ans et demi, pendant lesquels le satellite observera différentes zones du ciel, en passant 150 jours sur chacune d'elles. Le satellite est muni d'un télescope de 27 centimètres de diamètre et se trouve sur une orbite polaire circulaire.

La méthode utilisée par Corot est celle du transit planétaire, l'observation du passage d'une planète devant son étoile, détectable grâce à la baisse temporaire de luminosité apparente. Cette méthode a déjà produit d'excellents résultats depuis des télescopes terrestres, mais souffre néanmoins de limitations causées par la turbulence atmosphérique. Cette dernière provoque en effet des fluctuations de luminosité apparente qui sont généralement plus grandes que la baisse provoquée par un possible transit.

Depuis la Terre, la méthode du transit ne fonctionne donc que lorsque la baisse de luminosité est suffisamment marquée, c'est-à-dire uniquement pour les planètes géantes comme Jupiter. L'intérêt d'une mission spatiale réside dans le fait qu'un satellite n'est pas soumis à la turbulence atmosphérique et peut donc détecter des variations de luminosité plus faibles créées par le transit de planètes plus petites comme la Terre.

Le premier résultat de Corot a été annoncé en mai 2007 avec la détection d'une planète ayant 1,3 fois la masse de Jupiter, 1,8 fois sa taille et dont la période de révolution est de 1,5 jour terrestre. D'après l'analyse des premières observations, il semblerait également que les instruments fonctionnent mieux qu'espéré et devraient être en mesure de détecter des planètes aussi petites que la Terre.

Notons que le projet initial de Corot était la sismologie stellaire et ce domaine constitue la deuxième partie de la mission. Le satellite est en effet capable de mesurer les ondes acoustiques à la surface d'autres étoiles que le Soleil. Ces observations permettent d'étudier les phénomènes qui se produisent à l'intérieur de ces étoiles, en particulier la convection et la rotation, d'où le nom du satellite.

La mission Kepler est un projet de la Nasa qui s'appuiera comme Corot sur la méthode du transit. Le lancement du satellite est prévu pour novembre 2008. Celui-ci ne se trouvera pas en orbite autour de la Terre mais autour du Soleil. Il suivra en fait, avec un léger retard, la même orbite que notre planète autour du Soleil. Kepler pourra observer 100 000 étoiles sur une période de 4 ans, mais dans une région fixe du ciel dans la direction de la constellation du cygne.

La mission Darwin

Darwin est un projet très ambitieux de l'ESA qui devrait être lancé vers 2020. Il a pour objectif de capturer directement l'image d'exoplanètes aussi petites que la Terre et devrait même être en mesure de détecter la présence de vie. La mission consistera en un ensemble de 5 satellites postés près du second point de Lagrange du couple Soleil-Terre, soit à 1,5 millions de kilomètres de notre planète dans la direction opposée au Soleil.

Mission Darwin
Une vue d'artiste de la mission Darwin avec 6 (au lieu de 3) satellites périphériques munis de télescopes, un satellite central pour la recombinaison des images et un dernier satellite pour les communications. Crédit : ESA/Medialab

Les satellites évolueront en formation. Les trois satellites périphériques seront munis chacun d'un télescope de 3 ou 4 mètres de diamètre. La lumière qu'ils collecteront sera redirigée vers le satellite central où une image finale sera formée. Darwin sera ainsi en mesure de travailler en mode interférométrie aussi bien qu'en mode imagerie classique.

Le défi à relever dans ce genre d'observation est évidemment l'énorme contraste de luminosité entre l'étoile et les possibles exoplanètes en orbite. Dans le domaine visible une étoile ordinaire est en effet un milliard de fois plus lumineuse qu'une planète, d'où la difficulté historique de détecter les planètes extrasolaires. La première stratégie utilisée par Darwin pour relever ce défi est d'observer dans l'infrarouge plutôt qu'en lumière visible. Les étoiles ont en effet leur maximum d'émission dans le domaine visible, alors que les planètes, du fait de leur température plus faible, ont leur maximum d'émission dans d'infrarouge. En observant dans ce domaine, le rapport de luminosité entre les deux corps s'améliore d'un facteur mille. On passe donc en gros d'un rapport de luminosité d'un milliard à un million.

La deuxième stratégie est d'utiliser une technique appelée l'interférométrie de frange noire. Cette technique consiste à combiner la lumière reçue des différents satellites périphériques après avoir introduit une certaine différence de phase entre eux. En choisissant précisément cette dernière, il est possible d'atténuer fortement la lumière de l'objet central de l'image finale, c'est-à-dire l'étoile. Mais les planètes en orbite, légèrement décalées du centre, ne sont pas affectées. Des expériences récentes montrent qu'en principe on devrait pouvoir réduire la luminosité apparente de l'étoile centrale par un facteur un million, ce qui en lumière infrarouge signifie qu'étoile et exoplanètes finissent avec une luminosité apparente de même niveau.

La mission Darwin sera également dotée de capacités spectroscopiques et pourra observer le spectre des planètes extrasolaires dans l'infrarouge. Il pourrait donc mettre en évidence la présence d'oxygène et de vapeur d'eau dans l'atmosphère de certaines d'entre elles. Cette combinaison est à l'heure actuelle considérée comme une indication de la présence de vie. Si Darwin l'identifiait, nous aurions pour la première fois la preuve de l'existence de vie sur une autre planète que la Terre.

Notons que la NASA travaillait encore récemment sur un concept similaire, la mission Terrestrial Planet Finder (TPF), mais le congrès américain a plus ou moins enterré ce programme début 2007. Il est donc tout à fait possible que Darwin finisse par devenir une collaboration entre l'ESA et la NASA.



Auteur : Olivier Esslinger

Source : www.astronomes.com/index.html