Kepler part la chasse aux exoterres

par jjwaDal
vendredi 6 mars 2009

La NASA s’apprête à lancer un nouveau satellite "Kepler" doté d’un télescope de petite taille (1,4m de diamètre) qui a pour mission principale de faire un début d’inventaire des exoterres en « zone habitable » et plus généralement étoffer le catalogue d’exoplanètes qui est encore très clairsemé en planètes telluriques.

Placé sur une orbite héliocentrique dans le sillage de la Terre (derrière elle sur son orbite) il devrait au minimum pendant 3 ans et demi (jusqu’à six ans) observer simultanément plus de 100000 étoiles pour détecter par photométrie toute variation de la luminosité de l’étoile (sa performance théorique est de 20ppm) compatible avec le passage d’une planète entre le télescope et l’étoile visée.

Le début d’une longue route vers la réponse à de multiples questions fondamentales pour la science, voire l’humanité entière.

On dénombre plus de 340 exoplanètes (orbitant autour d’une autre étoile que le soleil) début 2009, la plupart détectées grâce à des méthodes spectroscopiques (on mesure les variations de vitesse d’une étoile par rapport à nous, signe qu’une ou des planètes oblige(nt) l’étoile à tourner autour du barycentre des masses et donc à avoir un mouvement relatif se superposant à son mouvement orbital dans la Galaxie. La majorité des systèmes planétaires sont accessibles (sauf ceux perpendiculaires (ou quasiment) à la ligne de visée) mais l’état de l’art dans la mesure fine des vitesses a surtout permis d’identifier des grosses planètes orbitant près de leur étoile, non que ce soit la majorité des planètes, mais le résultat d’une observation à travers des oeillères liées aux limites instrumentales et au temps d’acquisition des données.

La seconde méthode (par le nombre de résultats, environ 15% des planètes détectées ce jour) est la photométrie, donc la mesure très fine (moins d’un millième de variation) de la luminosité d’une étoile permettant de détecter le passage d’une planète entre l’étoile et nous. Un satellite européen « Corot » (le petit frère de « Kepler ») est déjà en orbite et a livré ses premiers résultats, mais on attend nettement plus de ce nouvel observatoire (entre quelques centaines et quelques milliers de signatures de planètes).

 Il faut au moins trois signaux consécutifs pour avoir une bonne signature de planète et donc il faudra trois ans d’observations pour voir une terre à 1 UA d’une étoile jumelle du soleil et donc l’observatoire verra plutôt bien tous les objets à moins d’une unité astronomique de l’étoile en 3 ans et demi et un peu plus lointains si la mission est prolongée à 6 ans par exemple. Mais une planète de type Jupiter (à la distance à laquelle on la trouve ici) nécessiterait près de trente ans d’observations avec « Kepler » (3 passages) et sera donc inaccessible.


Que pense-t-on trouver au vu des théories en vigueur, des observations actuelles et des performances du télescope ?

On pense trouver toute une gamme de planètes entre 0,1 UA et 1,5 UA dont les masses s’étaleraient entre celle de Mars (peut- être à la limite de détection) et au-delà de la masse de Jupiter. Mais l’attente la plus grande concerne bien sûr toute la gamme entre 1/2 de la masse terrestre et 5 à 7 masses terrestres (donc une catégorie absente dans le système solaire), en particulier des planètes « océan » (potentiellement recouvertes d’eau avec un océan très profond) et des planètes de glace (car situées dans la région où se trouve Mars dans notre système).

La théorie prévalente indique que la formation des planètes telluriques est très facile mais on ignore encore dans quelle proportion (a priori faible) se fait la migration des géantes (formées à grande distance) vers leur étoile et les conséquences les plus fréquentes pour les objets telluriques. Par contre Michel Mayor (co-découvreur de la « 1ère exoplanète ») qui utilise sans doute le meilleur spectrographe actuellement en activité affirme au vu des résultats de « son » instrument (HARPS) que la (quasi) totalité des étoiles ont des planètes et donc en y associant les résultats de Kepler nous aurons une contrainte sur l’étendue de l’intervalle des solutions trouvées par la nature pour héberger des planètes à moins de 1,5 UA et surtout leurs prévalences respectives.
 
Les scientifiques avant le lancement pensent a priori que Vénus est un type de planète qui doit être assez répandu, mais pour le reste tout est encore pratiquement imaginable. En particulier on sait qu’une planète plus massive que la Terre pourrait élargir la « zone habitable » vers l’extérieur via une plus grande chaleur interne et une dissipation plus lente (rapport surface/volume inférieur) un effet de serre majoré via une atmosphère plus épaisse et massive, au point de se trouver au niveau de l’orbite martienne chez nous, voire au-delà...

Rien n’indique encore que les planètes « Terre » soient rarissimes, même si les résultats préliminaires de Corot semblent un peu décevants.

Si le satellite fonctionne correctement, nous aurons perdu dans une décennie la naïveté qui est encore de mise aujourd’hui dans nos spéculations. N’était la contrainte budgétaire on aurait pu faire bien mieux que « Kepler », mais nul doute que les résultats qu’il va livrer seront décisifs pour les financements et réalisations ultérieurs. On sait d’ores et déjà que les techniques existent et sont en préparation pour l’imagerie directe de ces corps et pour la détermination d’une présence probable de vie à leur surface (en identifiant par ex la signature de l’ozone dans l’atmosphère indiquant une atmosphère très oxygénée signature directe de vie au moins microbienne).

C’est le vrai départ d’une très longue quête de la vie extra-terrestre et au-delà d’une éventuelle civilisation étrangère dans notre banlieue galactique. Une quête du Graal en quelque sorte qui débute vraiment...

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