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Blazing the Trail: Enabling Exoplanet Imaging in the Habitable Zone with the European Extremely Large Telescope

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L’imagerie sophistiquée fournit une image plus claire des planètes lointaines

La détection des exoplanètes constitue un véritable défi considérant leur tendance à être occultées par la lumière des étoiles. De nouvelles techniques d’imagerie sophistiquée pourraient désormais fournir aux astronomes une image plus claire de ces mondes éloignés.

Espace

La vie sur Terre est possible pour un certain nombre de raisons, le fait que notre distance par rapport au Soleil permette à l’eau liquide de circuler n’étant pas la moindre. Les planètes lointaines en orbite autour de leurs soleils situées dans des «zones habitables» similaires captivent depuis longtemps l’imaginaire du grand public, véhiculant l’espoir qu’une forme de vie existerait quelque part. C’est souvent aux astronomes qu’il revient de nous maintenir les pieds sur terre. «L’idée selon laquelle l’eau liquide est nécessaire à l’existence de la vie est essentiellement fondée sur ce que nous savons de la vie ici sur Terre», indique Pierre Baudoz, coordinateur du projet Exoplanet Finder et astronome à l’Observatoire de Paris. Il ajoute que les planètes en orbite autour d’autres étoiles — les exoplanètes — sont extrêmement difficiles à découvrir. À ce jour, la plupart des exoplanètes ont été découvertes en mesurant les mouvements de l’étoile induits par la planète, ou l’affaiblissement de la lumière lorsqu’une planète passe devant une étoile. «Des milliers d’exoplanètes ont été détectées de cette manière», ajoute Pierre Baudoz. La difficulté rencontrée avec ces techniques réside cependant dans le fait que la lumière reçue de l’étoile se mélange à la lumière de la planète. En outre, la lumière des étoiles est beaucoup plus intense que celle des plus grandes planètes. Pierre Baudoz compare la capture d’images de ces planètes à la contemplation nocturne des phares aveuglants d’une voiture. Pour mieux comprendre ces exoplanètes lointaines, les chercheurs doivent séparer ces sources de lumière.

Voir la lumière

Le projet Exoplanet Finder a été lancé dans l’optique d’améliorer les techniques actuelles de capture d’images. Cette recherche a été entreprise avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie. «Le très grand télescope d’Europe est parvenu à capturer des images de douzaines d’exoplanètes, au moyen d’une technologie incroyablement sophistiquée», explique Pierre Baudoz. Les coronagraphes, par exemple, sont des instruments optiques conçus pour bloquer la lumière des étoiles, laissant passer à travers la lumière des planètes. Cela permet également aux scientifiques d’étudier les propriétés physiques et chimiques des atmosphères exoplanétaires. Les coronagraphes ne parviennent toutefois pas à bloquer l’intégralité de la lumière des étoiles, en partie à cause de la turbulence atmosphérique terrestre qui tend à diffuser cette lumière. Pierre Baudoz et Garima Singh, postdoctorante du projet, se sont concentrés sur le développement de nouvelles techniques pour relever ce défi spécifique en corrigeant les flux causés par la turbulence atmosphérique.

Une image plus claire

En utilisant un banc d’essai à l’Observatoire de Paris, l’équipe de Pierre Baudoz et Garima Singh a pu démontrer comment les aberrations causées par la turbulence atmosphérique pouvaient être détectées avec une grande précision et traitées. En pratique, cela pourrait à terme permettre à des instruments très sensibles de détecter les exoplanètes, aux contours plus flous que jamais. «Cette avancée pourrait aider les astronomes à découvrir de jeunes planètes géantes dans les autres systèmes solaires», fait remarquer Pierre Baudoz. «Même si en général les planètes géantes contiennent principalement des gaz, il se pourrait que des lunes rocheuses abritent la vie.» Le projet Exoplanet Finder est une pièce d’un puzzle plus vaste qui contribue à faire avancer l’astronomie européenne. «L’astronomie est un processus à étapes», ajoute‑t‑il. C’est pourquoi l’équipe s’efforce actuellement de détecter les jeunes exoplanètes géantes. «L’objectif consiste à poursuivre le développement et l’amélioration de cette technologie, jusqu’à un point où nous pourrions peut‑être identifier les planètes semblables à la Terre en orbite autour d’autres étoiles.» Les progrès réalisés dans le cadre de ce projet alimenteront le développement des outils de nouvelle génération du très grand télescope (ELT) européen, actuellement en cours de construction. Un miroir primaire de 40 m sur l’ELT permettra aux astronomes d’étudier les atmosphères des planètes extrasolaires. Sa construction devrait s’achever entre 2025 et 2026 d’après le calendrier en cours.

Mots‑clés

Exoplanet Finder, astronomes, étoiles, lumière des étoiles, exoplanètes, coronagraphes, ELT

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