Existe-t-il d'autres planètes propices à la vie dans l'Univers? Le satellite PLATO partira fin 2026 à la recherche de Terres semblables à la nôtre, en déterminant avec une précision sans précédent la taille, la masse et l'âge des exoplanètes.
Depuis la découverte de la première exoplanète, 51-Pegasi-b, en 1995 à l'Observatoire de Haute-Provence (sud-est de la France), quelque 5.700 planètes ont été identifiées hors de notre système solaire, et la liste ne cesse de s'accroître.
"La détection des exoplanètes est très importante (...), mais pour le moment nous ne savons vraiment pas de quoi elles sont faites, si elles sont terrestres ou non, si ce sont des planètes d'eau, si ce sont des super-Terres", explique Ana Heras, responsable scientifique du programme PLATO à l'Agence spatiale européenne (ESA).
Or, il est essentiel de mieux les connaître pour savoir si certaines d'entre elles se situent dans une zone "habitable", c'est-à-dire à une distance de leur étoile telle que de l'eau peut exister à l'état liquide à leur surface. Une condition indispensable à l'émergence de la vie.
PLATO (pour PLanetary Transits and Oscillations of stars) a pour but de trouver des exoplanètes semblables à la nôtre, orbitant autour d'étoiles brillantes proches similaires au Soleil, en déterminant leur taille avec une précision de 3%, leur masse (précision supérieure à 10%) et leur âge (précision de 10%).
Le télescope spatial, en cours de construction, doit être lancé en décembre 2026. Il sera positionné à 1,5 million de kilomètres de la Terre, au point Lagrange-2, une zone très stable d'un point de vue gravitationnel et thermique, où opèrent déjà d'autres observatoires scientifiques, comme le télescope James Webb.
- "Grain de sable" -
De là, il observera à l'aide de 26 caméras une très large portion du ciel de l'hémisphère sud, soit 200.000 étoiles situées à environ 1.000 années-lumière, qu'il photographiera toutes les 25 secondes pendant deux ans.
"C'est comme pointer un laser sur un grain de sable situé à un kilomètre de distance sans bouger" pendant des mois, souligne à l'occasion d'une visite de presse dans ses installations à Cannes Catherine Vogel, responsable du programme chez Thales Alenia Space, qui construit le satellite avec les sociétés allemande OHB et suisse Beyond Gravity.
Le but est de détecter de légères variations de luminosité des étoiles. Ces phénomènes, appelés transits, sont le signe qu'une planète passe devant l'étoile, diminuant temporairement l'intensité lumineuse de cette dernière.
Ces observations permettront de savoir le cas échéant en combien de temps la planète fait le tour de son étoile, de connaître son inclinaison et sa taille.
La durée d'observation, inhabituellement longue, permettra aux astronomes de repérer et d'observer au moins deux fois les exoplanètes les plus intéressantes: celles qui orbitent autour de leur étoile en environ un an et qui sont susceptibles, à l'image de la Terre, de se situer dans une zone habitable.
Sur Terre, des télescopes pourront alors déterminer la masse de ces exoplanètes, en captant les variations de longueurs d'ondes émises par l'étoile à l'aide de spectrographes à haute résolution.
Quand une planète orbite autour d'une étoile, elle exerce sur cette dernière une petite force gravitationnelle qui la fait osciller et se rapprocher ou s'éloigner de la Terre. Plus les oscillations sont grandes, plus la planète est massive.
En connaissant la taille et la masse de la planète, les scientifiques seront en mesure de déterminer sa densité, et de savoir par exemple si elle est de type rocheuse.
Enfin, pour déterminer l'âge des étoiles - et par conséquent des planètes - PLATO utilisera l'astérosismologie en mesurant les vibrations à la surface des étoiles.
La mission de PLATO, d'une durée initiale de quatre ans, sera suivie en 2029 par celle d'Ariel, un autre satellite de l'ESA qui aura, lui, pour objectif d'étudier de manière détaillée l'atmosphère des exoplanètes.
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