in

Le télescope spatial Roman, un ambitieux chasseur de planètes

Crédits : Jet Propulsion Laboratory de la NASA

Le télescope spatial Roman de la NASA nous aidera à mieux appréhender l’évolution de notre Univers, mais pas seulement. Les chercheurs souhaitent également s’appuyer dessus pour dénicher des dizaines de milliers de nouvelles planètes.

Le télescope Nancy Grace Roman (anciennement WFIRST) est avec le James Webb Telescope l’un des observatoires les plus attendus. Son large champ de vision permettra aux astronomes de mieux appréhender les mystères de la matière noire ou de l’énergie sombre, mais on s’attend également à ce que la mission déniche des milliers de nouvelles planètes. Pour ce faire, le télescope va s’appuyer sur deux méthodes : celle du transit et celle de la microlentille.

La méthode du transit consiste à mesurer la courbe de lumière émise par les étoiles. Des plongements périodiques de luminosité sont alors parfois observés, trahissant bien souvent le passages d’exoplanètes passant devant l’étoile par rapport à l’observateur. Ces changements sont caractérisés par de très faibles mais réguliers pendages, pendant des périodes de temps fixes.

L’approche de transit pour trouver des exoplanètes s’est révélée s’est efficace avec les missions Kepler (en retraite) ou TESS (toujours actives). Sur les plus de 4000 planètes extra-solaires confirmées à ce jour, plus de la moitié ont été décelées grâce à cette méthode.

S’appuyer sur la relativité

Le grand champ de vision de la mission, sa résolution et sa stabilité incroyable fourniront une plate-forme d’observation unique pour dénicher d’autres mondes via la technique de la microlentille.

La microlentille gravitationnelle, grossièrement, est une version réduite de la lentille gravitationnelle.

Cela se produit lorsqu’une étoile de premier plan, l’objectif, s’aligne avec une étoile de fond depuis notre point de vue. La lumière de l’étoile de fond se retrouvera alors courbée, dédoublée et amplifiée par le champ gravitationnel de la première. Selon la manière dont se comportera la lumière, les astronomes peuvent alors déterminer la présence d’une ou plusieurs planètes, si ces derniers considèrent que l’étoile seule ne peut être responsable de l’effet observé.

«Les événements de microlentille sont rares et se produisent rapidement, vous devez donc regarder de nombreuses étoiles à plusieurs reprises et mesurer avec précision les changements de luminosité pour les détecter», souligne l’astrophysicien Benjamin Montet, de l’Université de New South Wales à Sydney.

roman microlentille
Crédits : Encyclopædia Universalis France

Plus de 100 000 planètes attendues

Ces deux méthodes se complètent. D’un côté celle du transit fonctionne mieux avec les planètes proches de leur étoile. De son côté, celle de la microlentille peut détecter des planètes en orbite loin de leurs étoiles hôtes.

En outre, cette méthode pourrait également nous permettre de tomber sur des planètes “vagabondes”, qui ne sont liées gravitationnellement à aucune étoile. Des milliers de ces mondes pourraient errer seuls dans notre Galaxie.

Au total, Benjamin et son équipe estiment que Roman pourrait déceler la présence de plus de 100 000 nouvelles planètes.

Environ les trois quarts de ces mondes devraient être des géantes gazeuses comme Jupiter et Saturne, ou des géantes de glace comme Uranus et Neptune. Les autres seront probablement des planètes quatre à huit fois plus massives que la Terre, appelées mini-Neptunes. Ces objets sont intéressants dans la mesure où ils n’ont pas leur pareil dans notre système solaire.

Roman scrutera également des étoiles beaucoup plus lointaines que ses prédécesseurs. L’enquête originale de Kepler par exemple, surveillait les étoiles à une distance moyenne d’environ 2000 années-lumière, tandis que TESS se concentre sur les étoiles proches, localisées à moins de 200 années-lumière. Roman, lui, pourra projeter son regard à plus de 25 000 années-lumière.

En outre, ce télescope proposera également un instrument capable d’imager directement les exoplanètes proches en bloquant la lumière de leur étoile grâce à un coronographe beaucoup plus sensible que celui de Hubble. Jason Rhodes, l’un des chercheurs sur le projet, estime qu’il pourra être en mesure de réduire la lumière des étoiles entrantes d’un facteur d’un milliard.

wfirst roman
Le télescope Nancy Grace Roman. Crédits : NASA

Lancement en 2025

En attendant son lancement, la construction du télescope se poursuit. Il y a quelques mois, la NASA a déclaré avoir terminé la construction de son miroir principal de 2,4 mètres de diamètre. Tapissé d’une couche d’argent de moins de 400 nanomètres d’épaisseur – environ 200 fois plus mince qu’un cheveu humain – il sera capable de refléter la lumière proche infrarouge.

Pour l’heure, il est toujours prévu que le télescope soit placé en orbite en 2025 pour venir se placer à 1,5 million de km de la Terre, dans la direction opposée au Soleil. Sa mission primaire, elle, doit durer environ cinq ans.