Après avoir envoyé des robots sur la Lune et sur Mars et construit sa nouvelle station spatiale, la Chine se lance désormais dans la chasse aux exoplanètes. Il y a quelques jours, des scientifiques ont achevé une étude de concept pour un télescope spatial baptisé Tianlin qui sera capable de caractériser des mondes potentiellement habitables.
De la détection à la caractérisation
On dénombre aujourd’hui plus de 5 400 exoplanètes dans notre carnet d’adresses cosmiques. Certains sont des Jupiters chauds évoluant très près de leur étoile, tandis que d’autres sont des super-terres, des mondes océaniques ou des géantes de gaz hyper froides.
Les astronomes ont pu déterminer leur présence par des méthodes indirectes. Cependant, nous en savons encore très peu à leur sujet. Des caractéristiques telles que la masse et la taille sont assez simples à mesurer, mais d’autres propriétés telles que la température et la composition atmosphérique sont beaucoup plus difficiles à connaître. Or, caractériser ces exoplanètes avec plus de précision sera pourtant essentiel pour déterminer si la vie telle que nous la connaissons pourrait y être présente.
Pour ce faire, l’Administration spatiale nationale chinoise travaille actuellement sur un nouveau télescope spatial baptisé Tianlin (« Voisins du Ciel »). Son objectif principal sera d’étudier les atmosphères de mondes potentiellement habitables de la taille de la Terre.
Les limites de la méthode du transit
Tianlin sera doté d’un miroir de six mètres de diamètre. À titre de comparaison, cela équivaut à peu près au diamètre du miroir principal du télescope James Webb. Pour rappel, la quantité de lumière collectée est directement proportionnelle à la surface du miroir. Un instrument plus grand permet donc de recueillir plus de photons, ce qui permet d’observer des objets plus faibles ou plus éloignés. En outre, un miroir plus grand offre une résolution plus élevée, ce qui signifie qu’il peut révéler des détails plus fins et plus subtils des objets célestes.
Une manière d’étudier les atmosphères des mondes lointains consiste à regarder les spectres de lumière d’une étoile lorsqu’une planète passe devant elle de notre point de vue. Une petite partie de cette lumière traverse alors l’atmosphère de la planète avant d’atteindre nos télescopes. En étudiant ce spectre, les astronomes peuvent ensuite identifier les signatures d’absorption. Chaque molécule dans l’atmosphère d’une planète absorbe en effet la lumière à des longueurs d’onde spécifiques, créant ainsi des « empreintes digitales » qui indiquent la présence et la composition des différents gaz atmosphériques.
En combinant ces informations avec d’autres données sur les propriétés de l’exoplanète, tels que sa masse, son rayon et sa température, les chercheurs peuvent alors mieux comprendre la composition, la structure et les conditions atmosphériques de ces mondes lointains. Cependant, cette technique est extrêmement difficile à réaliser, car les variations dans le spectre de la lumière stellaire dues au transit d’une petite planète sont extrêmement faibles. Elles nécessitent donc des observations très précises et sensibles.
Bloquer la lumière des étoiles
Ici, le télescope chinois Tianlin adopterait une approche différente : celle du coronographe. Ce dispositif optique est parfois utilisé pour bloquer la lumière émise par une étoile centrale afin de révéler des objets plus faibles et plus proches, comme des exoplanètes. Il devient alors possible d’étudier directement leur lumière réfléchie.
Cette lumière contient naturellement des informations importantes sur l’atmosphère de l’exoplanète qui peuvent être extraites à l’aide de spectroscopie. L’idée consiste à décomposer cette lumière en ses différentes longueurs d’onde. Là encore, en les analysant, les chercheurs peuvent identifier les empreintes caractéristiques de plusieurs éléments et molécules présents dans l’atmosphère de l’exoplanète.
Côté calendrier, Tainlin pourrait être prêt à être lancé dans les dix à quinze prochaines années avec un financement approprié. Selon l’équipe de la mission, qui vient de clôturer une étude de concept, cet observatoire pourrait observer des centaines de mondes semblables à la Terre au cours de sa mission de cinq ans. Sur la base de simulations, la mission aurait également le potentiel d’observer des molécules telles que l’eau, l’oxygène, le méthane et même la chlorophylle, ce qui permettait potentiellement de confirmer la présence de vie.
