En janvier 2020, la NASA a annoncé avoir découvert une planète d’une taille comparable à celle de la Terre à quelques 100 années lumière de nous. Nommée TOI 700 d, elle rejoint Ross 128-b ou encore K2 18 b, dans la liste des planètes que l’on a pu détecter en dehors de notre système solaire : les exoplanètes.
Domaine de niche il y a encore 25 ans, les exoplanètes sont aujourd’hui au cœur de l’astrophysique et attirent des milliers de chercheurs dans le monde entier. Martin Turbet, spécialiste des atmosphères planétaires à l’Observatoire Astronomique de Genève (anciennement au Laboratoire de Météorologie Dynamique, LMD-IPSL), est l’un d’entre eux.
La plupart des exoplanètes ne sont pas observables, mais détectables indirectement.
Martin Turbet. La plupart des exoplanètes connues sont situées à plusieurs dizaines voire centaines d’années lumières de notre planète : elles sont donc très difficiles à observer avec des télescopes. Aujourd’hui on les découvre principalement grâce à des méthodes de détection indirectes, telles que la méthode du transit. Comme une exoplanète est en orbite autour d’une étoile autre que le Soleil, cette méthode consiste à la deviner en mesurant l’affaiblissement de l’intensité lumineuse de l’étoile devant laquelle elle passe.
Nombre d’entre elles sont dotées d’une épaisse enveloppe de gaz.
M. T. Le problème est qu’avec ces méthodes, nous détectons majoritairement des planètes aux caractéristiques très différentes de celles de notre système solaire. Ces planètes que nous avons pu observer en dehors du système solaire sont pour la plupart très grandes et très chaudes, car proches de leur étoile. On les appelle les Jupiter ou Neptune chauds. Elles ont une atmosphère épaisse, dominée par l’hydrogène ou l’hélium. Tellement épaisse qu’on peut difficilement parler de surface. Les planètes petites en taille et peu massives, sont elles encore plus difficiles à observer. En 2019, l’une d’entre elles a été détectée et étudiée par le télescope spatial Spitzer : la planète LHS 3844 b.
La plupart des exoplanètes ont des nuages.
M. T. Les nuages que l’on trouve sur les exoplanètes déjà observées ne sont pas faits d’eau comme sur Terre, mais ont des compositions beaucoup plus exotiques : du titane, du carbone… Cela étant, on sait encore très peu de choses de leurs atmosphères. Même si grâce au Very Large Telescope, un ensemble de quatre télescopes dans le désert d’Atacama au nord du Chili à 2635 mètres d’altitude, et grâce aux télescopes spatiaux de pointe (Hubble, Spitzer), on a pu détecter des molécules notamment de méthane, de CO2, et même de la vapeur d’eau.
Aucune exoplanète habitable par l’homme n’a encore été découverte.
M. T. Un des grands enjeux scientifiques est d’aller mesurer avec des télescopes des planètes de plus en plus petites et froides, qui pourraient potentiellement être habitables au sens scientifique du terme (c’est-à-dire posséder de l’eau liquide à leur surface). Pour autant, Il est impossible aujourd’hui d’imaginer une technologie qui nous permette d’aller physiquement les explorer. Il faudrait par exemple près de 40 ans pour aller sur une planète du système TRAPPIST 1, si on était capable d’aller aussi vite que la lumière !
La manière la plus scientifique d’aller explorer ce monde est donc pour l’instant de le faire à distance, avec des télescopes. L’un des principaux objectifs est de pouvoir étudier des planètes semblables à la Terre, pour mieux comprendre nos origines, et comment va évoluer notre planète. Peut-être que d’ici une dizaine d’années on sera capable d’apporter des réponses aux questions : la terre est-elle un objet unique ? À quoi ressemblait-elle dans le passé ?
Elles livreront bientôt de nouveaux secrets…
M. T. Il y a principalement deux télescopes géants en cours de construction qui vont permettre aux chercheurs d’approfondir leurs recherches, voire de révolutionner différents domaines de l’astrophysique. Le plus grand sera le télescope géant européen (Extremely Large Telescope, ELT), construit par l’Observatoire européen austral (ESO), avec un miroir d’un diamètre de 39 mètres (les plus grands actuellement font 10 mètres maximum).
Bientôt, le télescope spatial James-Webb, développé par la NASA en partenariat avec l’ESA, sera le plus grand jamais envoyé dans l’espace. Il sera lancé courant 2021, pour rechercher de la matière noire, étudier des galaxies, des étoiles, et aussi en savoir plus sur les exoplanètes … Tous les pans de l’astrophysique vont bénéficier de ces avancées.