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Comment WFIRST va s’appuyer sur la relativité pour trouver des exoplanètes

Crédits : NASA

Le télescope WFIRST s’appuiera prochainement sur les microlentilles gravitationnelles pour rechercher et caractériser des exoplanètes. Et ça va tout changer.

WFIRST, le futur télescope à infrarouge de la NASA, est, avec le James Webb Telescope, l’un des observatoires les plus attendus de ces prochains années. Lancé à l’horizon 2025, son vaste champ de vision lui permettra d’explorer certains des plus grands mystères du cosmos. Comme celui de l’énergie noire, par exemple, la force responsable de l’accélération de l’expansion de l’univers. WFIRST a également pour objectif de rechercher de nouvelles exoplanètes. Et pour ce faire, il compte s’appuyer sur une méthode bien particulière.

À ce jour, la majorité des exoplanètes ont été découvertes grâce à la méthode de transit. Celle-ci consiste à mesurer la courbe de lumière émise par les étoiles lointaines. Des plongements périodiques de luminosité sont alors parfois observés, trahissant le passage d’une ou plusieurs exoplanètes devant l’étoile par rapport à l’observateur.

WFIRST sera lui aussi capable d’isoler ces baisses de luminosité, mais son principal atout sera de pouvoir également surveiller les surtensions périodiques de radiance produites par les événements de microlentilles.

Lentilles et microlentilles

Pour rappel, la théorie générale de la relativité d’Einstein nous dit que la courbure de l’espace-temps est altérée par la force gravitationnelle générée par les objets massifs.

Une lentille gravitationnelle, d’une part, se produit par la présence d’un corps céleste très massif (comme une galaxie, ou un amas de galaxies) situé entre un observateur et une source lumineuse lointaine. Ce corps céleste très massif, imprimant un fort champ gravitationnel autour de lui, va alors faire dévier les rayons lumineux de l’objet situé en arrière plan, déformant et grossissant ainsi les images que recevra l’observateur placé sur la ligne de visée.

Alors que lentilles classiques s’appuient sur des galaxies et des amas de galaxies, les microlentilles reposent de leur côté sur des alignements entre deux étoiles distantes. Ces événements sont, en quelque sorte, des versions à plus petite échelle des lentilles gravitationnelles.

Chaque fois que deux étoiles s’alignent étroitement depuis notre point de vue, la lumière de l’étoile en arrière-plan se courbe lorsqu’elle passe au niveau de l’étoile positionnée devant elle. Mais il faut également savoir que les planètes en orbite autour d’une étoile située au premier plan peuvent également générer un petit effet de lentille gravitationnelle.

Ces événements sont rares et fugaces comparés aux phénomènes de transits. Mais WFIRST, avec sa capacité à balayer une zone beaucoup plus large du ciel que n’importe quel autre instrument spatial avant lui, aura la capacité de pouvoir les détecter.

microlentille wfirst
Principe de détection d’une planète par la méthode de la microlentille gravitationnelle. Crédits : Wikipédia

Mieux caractériser les exoplanètes

Le gros avantage de ces événements est qu’ils peuvent permettre aux astronomes de placer des contraintes strictes sur la masse et la distance des planètes par rapport à leur étoile hôte, ce que la méthode de transit ne permet pas. Ainsi, grâce à ses capacités, WFIRST sera d’une part en mesure de compléter notre carnet d’adresses cosmiques, mais il permettra également aux astronomes de restreindre la recherche de mondes habitables.

Enfin, rappelons que le télescope sera équipé d’un cornographe dernier cri. Celui-ci lui permettra de bloquer la lumière des étoiles situées dans le centre de la galaxie, dans l’idée de faire “ressortir” les éventuelles exoplanètes positionnées en orbite. De quoi les imager directement, et étudier la composition de leur atmosphère.

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