Des milliers d’exoplanètes en vue grâce à de nouveaux télescopes

Moisson d’exoplanètes en vue

Astronomie Douze télescopes ont été mis en service dans le désert chilien

Leur mission, à laquelle la Suisse participe: traquer des exoplanètes de la taille de Neptune

Dans le désert chilien d’Atacama, sous l’un des ciels les plus limpides de la planète, 12 télescopes viennent d’ouvrir les yeux et de recevoir leurs premières particules de lumière (photons) en provenance de l’Univers. Installés à plus de 2600 m d’altitude, aux côtés du grand observatoire du Paranal, ils vont, à partir de cet été, scruter des pans entiers de notre galaxie à la recherche d’autres mondes situés en dehors du Système solaire. «Sur les millions d’étoiles qui vont être observées pendant cinq ans, nous estimons pouvoir en détecter 50 000 autour desquelles se trouvent des planètes», explique Didier Queloz, astrophysicien à l’Université de Cambridge.

Celui qui a découvert la première planète extrasolaire, ou exoplanète, avec son professeur Michel Mayor de l’Observatoire de l’Université de Genève, en 1995, est enthousiasmé par cette nouvelle expérience, baptisée NGTS (pour Next-Generation Transit Survey), et dont il est l’un des responsables. «Voilà vingt ans que je participe à la fabrication d’instruments d’observation, et je sais quel soin il faut apporter pour faire des avancées significatives dans la recherche d’exoplanètes, d’autant que les télescopes spatiaux ont déjà montré qu’il existe une énorme quantité d’objets célestes très différents de ceux que l’on trouve dans notre Système solaire. Le NGTS, doté de détecteurs ultrasensibles et d’une précision encore jamais atteinte, nous aidera à mieux les analyser.»

Depuis le sol, les 12 télescopes mesureront les variations de luminosité des étoiles. Si celle-ci diminue puis augmente de façon régulière, cela peut signifier qu’un petit corps sombre passe périodiquement devant elle, et éclipse un instant une partie de sa lumière. Grâce à cette méthode dite «du transit», le télescope spatial américain Kepler a détecté 1004 planètes dont l’existence a été confirmée par des observations complémentaires. «La plupart d’entre elles se trouvent très loin, à plus de 3000 années-lumière de nous, souligne Didier Queloz. Avec le NGTS, nous pouvons observer des candidates situées à 300 années-lumière.»

Avec son miroir de 1,4 m de diamètre, Kepler peut en effet observer des étoiles très distantes. Mais le satellite est aveuglé par la lumière trop forte des astres relativement proches. Le NGTS, avec ses télescopes ayant un miroir principal de 20 cm de diamètre, pourra faire de l’exploration de niche. Il pointera essentiellement deux types d’étoiles. D’une part celles qui sont moins massives et plus froides que le Soleil, de l’autre celles qui sont plus brillantes que les astres observés par Kepler. Grâce à sa sensibilité, cela permettra à l’engin de distinguer des planètes dont la taille est comprise entre celle de Neptune et deux fois celle de la Terre.

Mais la taille ne fait pas tout. Encore faut-il obtenir des données sur la masse afin de savoir de quel matériau une exoplanète est faite: plutôt de gaz ou de roche? Maintenant que l’on sait qu’une étoile sur deux possède autour d’elle un système planétaire, les astrophysiciens s’attachent à affiner les données, précise Stéphane Udry, directeur de l’Observatoire de Genève: «Nous avons trouvé des Jupiter «chaudes», des Jupiter orbitant loin de leur étoile, des Neptune «chaudes», des super-Terres… Nous voulons caractériser cette diversité pour comprendre comment se forme ce zoo de planètes.»

Or le NGTS fera de l’exploration de niche: avec ses télescopes ayant un miroir principal de 20 cm de diamètre, le programme pointera essentiellement deux types d’étoiles. D’une part celles qui sont moins massives et plus froides que le Soleil, de l’autre celles qui sont plus brillantes que les astres observés par Kepler. Grâce à sa sensibilité, cela permettra à l’engin de distinguer des planètes dont la taille est comprise entre celle de Neptune et deux fois celle de la Terre.

«Avec la méthode du transit, nous ne pouvons obtenir que des informations sur la taille, commente Didier Queloz. Nous pourrons ensuite analyser leur masse à l’aide d’autres instruments.» De plus grands télescopes pourront s’appuyer sur le catalogue fourni par le NGTS: le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO), et le spectrographe suisse Harps, tous les deux situés au Chili. D’autres expériences se succéderont dans les années à venir.

«Il s’agit là de très grosses missions, dont le coût est estimé à plusieurs centaines de millions d’euros, indique Stéphane Udry. Le NGTS reste une expérience à taille humaine, de l’ordre de 4,5 millions d’euros, faite par un consortium rassemblant quatre instituts anglais, un allemand et un suisse.»

Afin de mieux unir ses forces dans le monde très compétitif de la chasse aux exoplanètes, les scientifiques suisses ont par ailleurs créé le Pôle de recherche national PlanetS, dont l’actualité est à suivre à partir du 28 janvier.

«Nous voulons comprendre comment se forme ce zoo de planètes»