Les Défis du CEA n°176 déc 12/jan 2013
Les Défis du CEA n°176 déc 12/jan 2013
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°176 de déc 12/jan 2013

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (200 x 297) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 1,9 Mo

  • Dans ce numéro : l'habitabilité des mondes.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

Dans ce numéro...
< Pages précédentes
Pages : 20 - 21  |  Aller à la page   OK
Pages suivantes >
20 21
grand angle L’habitabilité des mondes L’habitabilité des exoplanètes Quid de l’habitabilité des planètes qui tournent autour d’une étoile autre que le Soleil ? Il faut déjà pouvoir détecter ces exoplanètes, avant de déterminer leurs conditions d’habitabilité…lllustration de l’exoplanète HR-8799b. NASA/ESA/G.BACON• L’effet Doppler ou effet Doppler-Fizeau : décalage de fréquence d’une onde acoustique ou électromagnétique entre la mesure à l’émission et la mesure à la réception lorsque la distance entre l’émetteur et le récepteur varie au cours du temps.• Ligne de visée : droite entre l’observateur et l’objet observé. Hors du système solaire, la tâche des astrophysiciens est cette fois bien différente car les exoplanètes sont extrêmement difficiles à observer avec des méthodes traditionnelles. Notamment en raison d’un rayonnement très faible noyé dans celui de l’étoile. De ce fait, leurs études nécessitent des techniques d’observation indirecte. C’est grâce à la méthode dite des vitesses radiales que la première planète extrasolaire, 51 Pegasi b, s’est révélée aux yeux des Suisses Michel Mayor et Didier Queloz en 1995. « Cette technique s’appuie sur les perturbations qu’une planète provoque sur le mouvement de son étoile. En effet, tout comme l’étoile exerce une force d’attraction gravitationnelle sur la planète, cette dernière produit une force sur l’étoile. Bien évidemment, la planète étant beaucoup moins massive que l’étoile, l’effet de cette force est extrêmement faible. Cependant, il entraîne un petit mouvement de l’étoile qui, alternativement, se rapproche et s’éloigne de nous. Ce mouvement, suite à l’effet Doppler- Fizeau•, se traduit pour l’observateur par de légers déplacements en longueur d’onde du spectre de lumière apparent de l’étoile » explique Pierre-Olivier Lagage, chef du Service d’Astrophysique du CEA-Irfu. Ainsi, si le spectrographe Plus de 800 planètes ont été découvertes, parmi elles, quelques-unes orbitent dans une zone habitable. détecte une variation périodique de la longueur d’onde de certaines raies lumineuses, cela laisse supposer la présence d’une planète en orbite autour de l’étoile. Ces fluctuations sont toujours très faibles. C’est pourquoi l’usage de la vitesse radiale était initialement limité aux planètes massives de type géantes gazeuses et très proches de leur étoile. Aujourd’hui, des spectromètres très performants permettent aussi de détecter des planètes plus grosses que la Terre, appelées super-Terres. Le passage d’une planète devant son étoile… Si cette méthode a permis de découvrir la majorité des planètes extrasolaires connues à ce jour, elle présente quelques limites. Son inconvénient majeur est que seul le mouvement de l’étoile le long de la ligne de visée• est mesuré. Lorsque cette ligne n’est pas dans le plan orbital de la planète, l’effet que la planète exerce sur l’étoile sera en réalité plus important que ce qui a été calculé à travers les changements de vitesse radiale. Par conséquent, la masse de la planète sera sous-estimée. Afin d’affiner et de compléter ces résultats, la méthode dite de transit a été développée. Comme son nom l’in- 20 Les défis du CEA Plus d’informations sur www.cea.fr
dique, elle consiste en l’observation du transit, c’est-àdire le passage d’une planète exactement alignée avec l’étoile et l’observateur. Il existe deux cas de figures. Le premier, appelé transit primaire, consiste à voir passer la planète devant l’étoile. Par conséquent, une fraction de la surface de l’étoile est temporairement cachée et sa luminosité apparente baisse légèrement. Cette situation peut être détectée par des mesures plus précises. Plus la planète est grande plus cette baisse temporaire de luminosité est marquée. La deuxième situation rencontrée est le passage de la planète derrière son étoile. Au cours de ce transit secondaire, la face éclairée de la planète éclipsée par son étoile peut être étudiée en soustrayant l’empreinte lumineuse de l’étoile. Il ne reste ensuite que la lumière émise par l’exoplanète qui informe sur sa couleur ou sa température. De cette façon, l’étude des transits fournit des informations cruciales sur les exoplanètes : leur rayon, leur température, la composition chimique de leur atmosphère, le plan orbital… Ces données, combinées avec les résultats apportés par la méthode des vitesses radiales, permettent de déterminer la masse de l’exoplanète et sa densité. C’est ainsi que l’existence d’exoplanètes rocheuses a pu être montrée. La méthode des transits ne peut malheureusement révéler que celles qui passent exactement entre leur étoile et l’observateur 1, ce qui est rare. Identifier les exoplanètes habitables « Grâce à ces deux principales méthodes de vitesse radiale et de transit, plus de 800 planètes ont été découvertes à ce jour. Parmi elles, quelques-unes ont été identifiées comme orbitant dans une zone habitable. À l’image des études réalisées sur les planètes du système solaire, cela signifie qu’elles sont à une distance de leur étoile telle que l’eau puisse être à l’état liquide. Cette distance est étroitement corrélée à la luminosité de l’étoile et donc à sa taille » ajoute Pierre-Olivier Lagage. Quelques exoplanètes habitables identifiées ! Mais sont-elles habitées ? Pour le savoir, il va falloir caractériser leur atmosphère et c’est ce que JWST sera en partie voué à faire en 2018 (voir encadré) en scrutant principalement les transits secondaires. En effet, ce nouveau télescope spatial sera utilisé entre autres pour l’étude des exoplanètes. Malheureusement, il ne sera capable d’effectuer des mesures spectrométriques précises que sur les super- Terres orbitant autour d’étoiles dans notre voisinage. Ce qui n’est pas le cas des quelques exoplanètes observées en zone habitable. La course à la découverte du parfait candidat est donc toujours ouverte, en espérant qu’il apparaîtra prochainement dans une ligne de visée pour être ensuite étudié par le JWST ! JWST, le successeur de Hubble L.Godart/CEA Observer l’Univers dans l’infrarouge depuis l’espace avec un télescope de 6,5 mètres de diamètre, notamment pour progresser dans la recherche sur les exoplanètes, voici le défi du futur télescope JWST de la NASA, successeur de Hubble. Équipé d’un miroir en trois volets déployables une fois sorti de la fusée, ce télescope innovant et ambitieux sera lancé en 2018. Parmi les différentes technologies qu’il embarquera se trouve le spectro-imageur MIRI, doté de la caméra Mirim développée sous la responsabilité scientifique et technique du CEA-Irfu. Celle-ci offrira trois modes d’observation : le mode « imagerie », pour photographier le ciel à diverses longueurs d’onde grâce à 12 filtres interchangeables ; le mode « spectrographie », décomposant la lumière afin d’y rechercher la signature d’éléments et de molécules cosmiques ; le mode « coronographie », permettant, grâce à un procédé original développé à l’Observatoire de Paris, « d’éteindre » la lumière d’une étoile pour observer son voisinage. Pour assurer la fonctionnalité et la résistance de la caméra Mirim aux conditions cosmiques, le CEA a mené de nombreux essais des différents modèles de l’instrument dans une enceinte cryogénique à -266 °C, température à laquelle il devra opérer dans l’espace. Inspection de contamination particulaire de la caméra Mirin. NASA Note : 1. Observateur : bien souvent, les exoplanètes ne sont pas caractérisées depuis la Terre mais depuis des satellites. Exoplanète « mangée » par son étoile. Décembre 2012 - Janvier 2013 N°176 21



Autres parutions de ce magazine  voir tous les numéros


Liens vers cette page
Couverture seule :


Couverture avec texte parution au-dessus :


Couverture avec texte parution en dessous :