Notes sur les planètes et la vie en astronomie: l'exoplanète et la mission spatiale, Notes de Astronomie
Caroline_lez
Caroline_lez10 January 2014

Notes sur les planètes et la vie en astronomie: l'exoplanète et la mission spatiale, Notes de Astronomie

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Notes d'astronomie sur les planètes et la vie en astronomie: l'exoplanète et la mission spatiale. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Les missions Corot et Kepler, La mission Darwin.
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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 leSoleil. 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.

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.

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