La chasse aux exoplanètes est un exercice notoirement difficile, même pour les télescopes les plus avancés de notre époque, comme le James Webb. Pour progresser à ce niveau, une équipe de chercheurs a proposé un concept inédit : utiliser un nouveau type de miroir rectangulaire.
Pour rechercher des exoplanètes comparables à notre Terre, potentiellement habitables, les astronomes s’appuient en grande partie sur la détection de signaux lumineux bien précis, avec une longueur d’onde d’environ 10 micromètres. Les molécules d’eau (H₂O) présentent en effet un pic d’émission dans ce domaine de l’infrarouge ; lorsqu’un télescope détecte un signal à cette longueur d’onde, on peut donc partir du principe que cet élément indispensable à la vie telle qu’on la connaît est présent sur le corps céleste ciblé.
Quelques engins modernes, comme le James Webb Space Telescope et le Very Large Telescope, respectivement les observatoires spatiaux et terrestres les plus performants au monde, sont capables de réaliser ce type d’observation. Tous deux ont même déjà permis de découvrir de nouvelles exoplanètes. Malheureusement, ils se heurtent aussi à des limites majeures dans cet exercice.
La traque aux exoplanètes, un exercice difficile
La principale difficulté est que les planètes sont à la fois minuscules à l’échelle du cosmos et très peu brillantes. Le plus souvent, les signaux qui en émanent sont noyés dans un océan d’ondes électromagnétiques provenant des étoiles avoisinantes, à tel point que même les télescopes de pointe ont énormément de mal à les discerner. Même le JWST n’offre pas une résolution suffisante pour repérer une planète dans la zone habitable (la distance idéale où l’eau peut exister à l’état liquide) d’une étoile comparable au Soleil.
Pour obtenir une résolution suffisante, les spécialistes estiment qu’il faudrait disposer d’un miroir d’environ 20 mètres de diamètre. C’est un chiffre gigantesque ; pour référence, le miroir du JWST, le plus grand jamais construit pour un télescope spatial, atteint à peine 6,5 mètres de diamètre.
La conception et le déploiement d’un miroir de cette taille seraient extrêmement complexes et coûteux. Pour le JWST, il a fallu segmenter le miroir, le replier pour qu’il puisse tenir dans la coiffe d’une fusée, puis le déployer avec une précision quasi parfaite. Faire de même avec un miroir trois fois plus grand serait non seulement très difficile, mais aussi exorbitant, sachant que le JWST a déjà coûté environ 10 milliards de dollars.
Augmenter la taille du miroir n’est donc pas une approche viable à l’heure actuelle. Pour contourner cette limite, certains ingénieurs ont proposé une alternative : lancer plusieurs télescopes indépendants et combiner leurs observations pour produire des images en très haute résolution, comme s’il s’agissait d’un seul instrument.
Ce concept n’est pas nouveau ; il est déjà utilisé pour certains des meilleurs télescopes terrestres. C’est notamment le cas du VLT, constitué de quatre télescopes indépendants pouvant travailler ensemble pour former un super-interféromètre, avec une résolution équivalente à celle d’un miroir de 130 mètres de diamètre.
Le problème, c’est que pour fonctionner ainsi, les capteurs doivent maintenir une position extrêmement précise les uns par rapport aux autres. Sur Terre, c’est facile, car chaque unité repose sur une fondation stable. Dans l’espace, c’est beaucoup plus complexe : il faudrait développer un système de synchronisation et d’alignement d’une précision exceptionnelle, ce qui augmente considérablement le coût et la complexité technique.
Un miroir rectangulaire
Ce champ de recherche est-il donc condamné à stagner ? Peut-être pas. Heidi Newberg, professeure d’astrophysique à l’Institut polytechnique Rensselaer de New York, a proposé un concept inédit : remplacer le classique miroir circulaire par un miroir rectangulaire.
L’idée surprend, car la plupart des observatoires utilisent des miroirs circulaires, qui maximisent la collecte de lumière et offrent une symétrie optique précieuse.
Selon Newberg, une large bande réfléchissante d’environ 20 mètres de long pour 1 mètre de large pourrait convenir. Bien qu’elle collecte un peu moins de lumière que le miroir du Webb, toute sa surface serait orientée dans la direction nécessaire pour séparer l’exoplanète de son étoile, permettant de rentabiliser chaque mètre carré. De plus, un tel dispositif serait beaucoup moins cher et plus simple à produire qu’un grand miroir circulaire.
Newberg estime qu’un tel télescope pourrait théoriquement identifier « la moitié des exoplanètes de type Terre en orbite autour d’étoiles comparables au Soleil dans un rayon de 30 années-lumière » en moins de trois ans. Avec une telle quantité de données, la probabilité de découvrir une « nouvelle Terre » deviendrait significative.
Il sera intéressant de voir si la NASA ou une autre institution s’inspirera de cette idée, qui pourrait avoir des implications révolutionnaires pour l’avenir de l’astrobiologie.
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