Pourquoi un nouveau télescope spatial pourrait être décisif pour étudier les exoplanètes

Pour dénicher de nouvelles exoplanètes dans l’immensité du cosmos et afin de pouvoir les observer directement, les astronomes auraient bien besoin d’un nouveau télescope spatial. C’est en ce sens que plaide un récent rapport réalisé sous l’égide de l’Académie américaine des sciences, de l’ingénierie et de la médecine (Nasem), dont l’université Stanford s’est fait l’écho le 25 octobre 2018.

Le document fédéral part d’un constat : il existe deux manières de capturer l’image d’une exoplanète : en faisant une observation directe de l’astre ou en optant pour une analyse indirecte. Or, actuellement seuls les télescopes situés sur Terre sont capables de faire une observation directe, à condition que la planète soit assez grosse — plus que la géante et ancienne Jupiter ! — et qu’elle soit assez éloignée de son étoile.

C’est ce qu’explique l’astrophysicien Bruce Macintosh, qui a participé à ce rapport. « C’est vraiment, vraiment difficile parce que les planètes sont des millions et des milliards de fois plus estompées que leurs étoiles », avance-t-il. Impossible, donc, de détecter une planète comme Mercure à des années-lumière du Système solaire par exemple. Elle serait masquée par l’éclat de son soleil.

Le télescope spatial TESS, instrument le plus récent de la NASA.

Source : NASA/Kim Shiflett

Observer directement les exoplanètes

« Les télescopes que nous avons dans l’espace ne sont pas vraiment conçus [pour de l’observation directe]. Un message clair de ce rapport est que si nous voulons repérer des planètes orbitant autour de leur astre comme la Terre autour du Soleil, nous avons besoin d’un télescope spatial qui soit conçu pour cela », explique-t-il. D’autant que cette observation directe donnerait accès à un champ d’études.

Le scientifique cite l’usage de la spectroscopie astronomique, qui permet d’étudier la composition chimique d’une atmosphère grâce à la lumière reflétée par son exoplanète. Cela permet ainsi de découvrir si certaines signatures intéressantes sont présentes, par exemple de l’oxygène et du méthane. Détecter de telles traces constituerait un indice très fort pour une possible vie extraterrestre.

Étudier la composition chimique d’une atmosphère

Une autre technique évoquée est celle de la coronographie. Il s’agit d’un télescope qui a la capacité de reproduire l’effet d’une éclipse totale, de manière à révéler les planètes aux alentours qui auraient pu passer inaperçues. Il est à noter que le célèbre Hubble a lui aussi des instruments de ce type, qui ont pu être améliorés lors de visites de maintenance. Celles-ci ont toutefois cessé en 2011.

Évidemment, nous n’en sommes pas encore là. Ces nouveaux télescopes spatiaux rêvés par les astronomes ne pourraient pas prendre une photographie détaillée des exoplanètes en question, à court et moyen terme. Ces corps spatiaux seraient toujours représentés sous la forme d’un agrégat de pixels. Mais un agrégat de pixels bien bavard, depuis lequel des déductions chimiques peuvent être réalisées.

L'assemblage du télescope spatial James-Webb

Source : NASA/Chris Gunn

La NASA dispose de plusieurs capacités de détection d’exoplanètes dans l’espace. Il y a Kepler (qui est toutefois en fin de carrière, faute de carburant), Hubble (qui a connu une récente défaillance, aujourd’hui corrigée) ainsi que le récent TESS (qui ne doit durer que 2 ans). Il y a aussi le futur James-Webb, qui remplacera Hubble au début des années 2020 — s’il n’y a pas de nouveaux retards d’ici là.

Alors que Hubble, Kepler et TESS n’en ont plus forcément pour très longtemps, pour des raisons différentes, le télescope spatial James-Webb ne sera pas le seul outil à disposition de l’Agence spatiale américaine. Vers 2025, il devrait être rejoint par WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope) qui aura, parmi ses missions, celle de détecter et d’étudier les exoplanètes. James-Webb et WFIRST auront des instruments de coronographie et de spectroscopie.

Quant au télescope spatial que le rapport appelle de ses vœux, aucun de ces deux-là ne pourra jouer ce rôle. Un troisième serait nécessaire. Il faudra toutefois s’armer de patience avant qu’un tel projet aboutisse : entre sa validation par les parties compétentes, le lancement des études en amont, la conception, la vérification et la mise en orbite, Bruce Macintosh estime qu’il n’y aura aucune possibilité de concrétiser le projet avant 2030-2035.