Sphère détecte sa première exoplanète en observation directe, à 385 années-lumière

Son petit nom : HIP65426b 63
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Crédits : MATJAZ SLANIC/iStock
Nouvelle Techno
Sébastien Gavois

Si la NASA débusque des exoplanètes par centaines grâce au télescope spatial Kepler, l'Europe n'est pas en reste avec l’instrument Sphère. Celui-ci est installé sur Terre et observe directement des exoplanètes. Il vient de faire sa première découverte : HIP65426. Elle se trouve à 385 années-lumière.

Depuis toujours l'Homme a les yeux tournés vers le ciel et il se demande bien ce qui se cache dans l'immensité de l'univers. Nous savons qu'il compte des centaines de milliards d'étoiles et au moins autant d'exoplanètes gravitant autour. La première a été découverte il y a un peu plus de vingt ans seulement (en 1995). Aujourd'hui, plus de 3 600 ont été détectées, notamment grâce au satellite Kepler, mais bien souvent par une observation indirecte.

Le CNRS annonce aujourd'hui que « l'instrument européen Sphère vient d'obtenir pour la première fois le cliché d'une exoplanète grâce à des méthodes de détection directe ». Or, à ce jour, seule une poignée d'exoplanète ont pu être observée de cette manière affirme le CNRS.

Il s'agit de la première concrétisation d'un projet lancé en 2006. Il est au travail depuis 2014 sur l'un des quatre miroirs géants du Très Grand Télescope de l'Observatoire européen austral (ESO) au Chili.

Méthodes du transit et des vitesses radiales, contre observation directe

Comme nous l'avions expliqué en détail dans cette actualité, les détections de Kepler ne se basent pas sur une observation directe, mais sur la méthode dite des transits. Il s'agit en fait de mesurer les variations de luminosité d'une étoile pour en déduire la masse et l'orbite de la planète.

Une autre méthode de détection indirecte se fonde sur les vitesses radiales des étoiles. Cette technique part du principe que les planètes et les étoiles tournent autour d'un centre de gravité commun (il est situé à 450 km du Soleil dans notre cas). Par effet Doppler, la lumière d'une étoile va osciller entre bleu et rouge lorsqu'elle se rapproche ou s'éloigne de nous. Ces variations permettent d'en déduire la présence d'une exoplanète et d'obtenir certains détails sur celle-ci.

Troisième manière de faire, avec l'avantage d'éviter toute discussion sur les interprétations des résultats : l'observation directe. En somme, prendre une photo de l'exoplanète. Une méthode efficace, mais bien plus difficile à mettre en place et dont les résultats sont pour le moment bien moins abondants. Or, c'est justement ce que le CNRS annonce aujourd'hui avec l'instrument Sphère (Spectro-Polarimetric High-contrast Exo-planet REsearch) et la découverte de l'exoplanète HIP65426b.

Méthodes transits vitesses radialesMéthodes transits vitesses radiales

Observation directe depuis la Terre d'une exoplanète à... 385 années-lumière

Elle se trouve dans l'association stellaire du Scorpion-Centaure, à 385 années-lumière de notre système solaire (la lumière met donc 385 ans à nous parvenir). Il s'agit d'une géante gazeuse éloignée de son étoile : elle se trouve à l'équivalent de trois fois la distance entre notre Soleil de Neptune (soit plus de 14 milliards de km, excusez du peu), la dernière planète de notre système solaire depuis que Pluton n'en est plus une.

Sa masse serait 6 à 12 fois supérieure à celle de Jupiter (elle-même plus de 300 fois plus lourde que la Terre). La température y serait de 1 000 à 1 400°C, il faut dire que son étoile HIP65426 est deux fois plus massive que notre Soleil. Les chercheurs indiquent que son atmosphère serait en partie composée d'eau.

Un miroir déformable, ajustable 1 200 fois par seconde

Malgré sa taille et sa masse imposante, la question est de savoir comment un instrument installé sur Terre peut détecter directement cette exoplanète, alors qu'elle se trouve à proximité (enfin relativement proche, surtout vu à une distance de 385 années-lumière) d'une étoile qui, par définition, est très lumineuse.

Le CNRS donne des explications. L'outil Sphère est installé sur le VLT (Très Grand Télescope) de l'ESO au Chili. Il « est équipé d'un miroir déformable » afin de compenser les effets de la turbulence atmosphérique. Cette dernière dégrade en effet fortement l'image en les rendant floues, alors que le signal était en parfait état avant d'arriver sur Terre. 

Deux solutions pour contourner ce problème : installer un télescope dans l'espace, comme Hubble, mais plus il est grand, plus c'est compliqué. À titre de comparaison, le miroir de Hubble mesure 2,4 mètres contre 8 mètres pour celui du VLT où est installé Sphère. Celui du prochain télescope spatial, le James Webb, mesure 6,4 mètres de diamètre. Sa construction est terminée et le décollage est prévu pour octobre de l'année prochaine.

La seconde solution, baptisée optique adaptative, corrige en temps réel les déformations de l'image à cause du passage des rayons dans l'atmosphère. Sur Sphère, cette technologie a été poussée bien plus loin que d'habitude avec pas moins de 1 300 points d'actionnement pour ajuster le miroir jusqu'à 1 200 fois par seconde.

Le coronographe pour éteindre l'étoile et se concentrer sur la planète

De plus, grâce à une technique baptisée coronographie, il peut occulter la lumière de l'étoile pour observer celle de l'exoplanète. Le but est de laisser passer et de détecter un photon de la planète pour un million de photons bloqués en provenance de l'étoile.

Pas facile de comprendre exactement de quoi il en retourne, mais le CNRS donne un exemple parlant : « À titre de comparaison, l'instrument serait capable de détecter, depuis Paris, la lumière d'une bougie à 50 cm d'un phare situé à Marseille ». Le phare représente l'étoile, la bougie l'exoplanète.

Sphère CNRS

Mais au fait, ça sert à quoi tout ça ?

Bien évidemment, ces observations ont toujours le même but : mieux comprendre l'univers, sa formation... et si nous sommes seuls dans l'univers. D'ailleurs, pour le CNRS, « les observations futures de Sphère seront donc déterminantes pour mieux comprendre l'évolution et la formation des systèmes extrasolaires ».

Michel Viso, responsable du programme exobiologie au CNES, résume l'idée : « la quête, l’attente d’un message intelligent et intelligible de l’espace fait partie de la loterie : les probabilités sont contre nous mais, si on gagne, c’est le gros lot ». Rappelons que la première exoplanète a été détectée il y a 20 ans seulement, autant dire hier à l'échelle de l'humanité. Qui sait ce que nous réservera l'avenir dans les 10, 20 ou 50 prochaines années.

Comme toujours, la relève est déjà en route avec l'E-ELT (European Extremely Large Telescope) et son miroir de 39 mètres, excusez du peu. Sa mise en service est prévue pour 2024.


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