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Jour 3 // En quête de planètes

Publié par Muséum De Grenoble, le 12 octobre 2018   780

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Impossible de poursuivre notre route sans avoir réparé l’Osugus. 

Parmi tous les objets célestes, lequel conviendra le mieux à un atterrissage ?


Je propose de partir à la recherche d’une planète : l’univers en contient des milliards. Les exoplanètes sont des planètes tournant autour d’une autre étoile que le Soleil, elles sont donc situées en dehors de notre système solaire. Certaines semblent réunir les conditions nécessaires à l’apparition de la vie et pourraient donc tout à fait convenir à l’atterrissage de l’Osugus. Elles sont cependant difficiles à repérer dans l’univers du fait de leur petite taille et de leur absence de luminosité.

"Des scientifiques évoquent l’existence d’autres systèmes planétaires depuis des centaines d’années.  C’est le cas de Nicolas de Cues qui considère dès 1440 que la Terre se déplace et que d’autres lieux dans l’univers pourraient héberger la vie.  En 1584, Giordano Bruno mentionne  « d’innombrables soleils » autour desquels tournent « un nombre infini de terres ». D’autres scientifiques revendiquent ensuite des découvertes de planètes lointaines sans pouvoir les prouver.  Au 20ème siècle, la planétologie permet de développer des instruments plus précis : la chasse aux exoplanètes est ouverte".

Voir la liste de différents instruments utilisés pour repérer la position des astres, mesurer la hauteur des corps célestes, agrandir des objets observés, …

Si les instruments de détection sont assez puissants pour voir des étoiles au sein de l’Univers, détecter des planètes qui n’émettent aucune lumière et ne font que refléter celle - très puissante - de leur étoile est une autre paire de manches… 

Et la turbulence atmosphérique ne simplifie pas les recherches. Ce phénomène, lié à l’atmosphère terrestre, dévie les rayonnements provenant de l’espace et provoque des zones de flou sur l’imagerie produite par les télescopes terrestres. 

Le moyen le plus sûr pour éviter cette turbulence est d’envoyer directement le télescope dans l’espace. La plupart des télescopes terrestres construits aujourd’hui font de l’optique adaptative, une technique permettant de réduire de manière considérable le « bruit de fond » lié à la turbulence atmosphérique. 

C’est ainsi qu’en 1995, le spectromètre ELODIE, couplé à l’un des télescopes de l’Observatoire de Haute Provence, a permis de détecter la première exoplanète : 51 Pegase, une géante gazeuse, vingt fois plus proche de son étoile que la Terre ne l’est du Soleil.


LES CONSEIL DE L'IPAG POUR CHERCHER DE NOUVEAUX MONDES ET DÉTECTER LES EXOPLANETES


  • Vous pouvez identifier la planète grâce à des méthodes d’imagerie « directes ». La coronographie vous permettra par exemple d’atténuer la luminosité de l’étoile sur une image et de visualiser celle de l’exoplanète. Attention, cette méthode n’est efficace que pour de très grosses planètes éloignées de leur étoile.
Première image d’une exoplanète prise par l’instrument SPHERE. Le point jaune (l'exoplanète) se nomme HIP65426b. Son étoile – symbolisée par la croix blanche - a été retirée de l’image pour rendre l’exoplanète visible. Cette géante gazeuse est située à 14 milliards de kilomètres de son étoile : plus de trois fois la distance Soleil-Neptune, symbolisée par le cercle blanc. Crédit ESO

Il n’est pas possible de « voir » les petites exoplanètes proches de leur étoile, mais elles peuvent être détectées de manière indirecte grâce aux données physiques (vitesse ou luminosité) de l’étoile qui indiquent la présence d’une masse planétaire.

  • Vous pouvez également détecter le mouvement et la vitesse de l’étoile provoqués par l’exoplanète qui tourne autour grâce à des spectrographes très précis : c’est la méthode des vitesses radiales.

Une planète en orbite autour de son étoile exerce sur celle-ci une force gravitationnelle liée à sa masse. Cette force a une conséquence sur le mouvement et la position de l’étoile : elle se met à tourner très légèrement autour d’un point « imaginaire » de référence (c’est le centre de masse). Depuis un point fixe, l’étoile s’éloigne et se rapproche alors périodiquement de son observateur. Ce mouvement de l’étoile est visible via son spectre électromagnétique grâce à l’effet Doppler : lorsqu’elle est proche de l’observateur, les ondes sont plus rapprochées et se déplacent vers le bleu alors que, lorsqu’elle s’en éloigne, les ondes sont plus larges, moins fréquentes et se déplacent vers le rouge.

  • Vous pouvez également  détecter la baisse de luminosité de l’étoile lorsque son exoplanète l’éclipse temporairement grâce aux instruments photométriques : c’est la méthode des transits qui permet de connaître la masse, l’orbite et la taille de l’exoplanète. 

Plus celle-ci est grande, plus elle cache une partie importante de l’étoile, et plus l’intensité lumineuse diminue (de manière temporaire, le temps de l’éclipse). Cette méthode implique que l’exoplanète passe exactement entre son étoile et la Terre, elle est donc plus contraignante que la méthode des vitesses radiales, mais elle est également plus précise.











Laissez moi vous présenter LHS1140b…



LHS 1140b est une super-terre (exoplanète de faible masse) découverte en 2017 par des chercheurs de l’IPAG grâce à la méthode des transits. À gauche (ci-dessous), la courbe photométrique correspond à la détection de l’exoplanète par méthode des transits. À droite, la variation de vitesse de son étoile (LHS1140) permet de calculer la masse de cette exoplanète. La masse de LHS1140b  a ainsi pu être estimée à environ six fois celle de la Terre.

Courbe de détection photométrique de l’exoplanète LHS1140b (à gauche) et courbe de variation de vitesse radiale de son étoile LHS1140 (à droite). IPAG
Vue d’artiste de l’exoplanète de type super-Terre baptisée LHS 1140b, Photo ESO








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Une super-terre intéressante, cette LHS1140b, pour atterrir… Mais est-elle habitable ?


Le saviez-vous ?

Grâce à des modélisations, il est possible d’étudier les phénomènes qui se dérouleraient si l’on rapprochait ou si l’on éloignait la Terre du Soleil. Il s’avère qu’il existe une zone définie par deux limites de distances au-delà desquelles les conditions à la surface de la planète ne sont plus favorables au développement de la vie (température trop élevée ou trop basse avec emballement de l’effet de serre) : c’est la zone habitable, caractérisée par la distance entre la planète et son étoile. Or, toutes les planètes situées en « zone habitable » ne sont pas pour autant « habitables »…

Par définition, une planète habitable est une planète possédant de l’eau liquide en surface, élément que l’on estime indispensable au développement d’une forme de vie. Or rien ne peut indiquer à l’heure actuelle que les exoplanètes contiennent de l’eau liquide. Il est donc indispensable de mener une étude portant sur la composition chimique des planètes candidates au titre de « planète habitable ».

Voir l’une des missions de l’équipe Exoplanètes de l'IPAG pour détecter des exoplanètes habitables.

Grâce aux appareils de bord de l’Osugus, je viens de trouver une planète qui me semble parfaite pour un atterrissage : il s’agit de GIA2b, une planète rocheuse dont la température d’équilibre estimée est de -19°C et dont la présence d’eau liquide en surface a été détectée !


Capitaine, nous avons tout de même un problème… Cette exoplanète se situe à 10 années-lumière de l’Osugus, soit 94605284048794 kilomètres… Mais nous sommes en panne, comment pouvons-nous l’atteindre ?


Vers la suite de l’aventure : Jour 3 (suite) // Les transports de l’espace

Voir le jour 2 // La collision


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