La star-up française Unistellar conçoit des télescopes destinés au grand public. © 2017-2021, Unistellar, tous droits réservés
Sciences

Chassez les exoplanètes avec eQuinox, le dernier eVscope d'Unistellar

ActualitéClassé sous :Astronomie , exoplanète , géocroiseur

[EN VIDÉO] Test de l'eVscope d'Unistellar, un télescope pas comme les autres  Nous avons testé l’eVscope de la startup française Unistellar. EV pour « enhanced vision », vison amplifiée. Doté d’un capteur très sensible, cet instrument d’un nouveau genre, connecté, vous dévoile les objets du cosmos, comme aucun autre télescope peut le faire. 

Une mini-révolution de l'astronomie amateur est en cours actuellement grâce aux télescopes de la société Unistellar qui permettent non seulement de démocratiser l'accès au ciel profond pour tout un chacun mais aussi de faire de la science citoyenne à l'échelle de la planète. Tout le monde peut ainsi partir à la chasse aux exoplanètes et aider à protéger la Terre des géocroiseurs. Unistellar vient dans ce but de rendre disponible une nouvelle version améliorée de son eVscope, l'eQuinox.

Cela fait plusieurs années maintenant que Futura vous fait part régulièrement de la saga d'une start-up française appelée Unistellar, qui rencontre un succès grandissant avec un nouveau type de télescope à destination du grand public, l'eVscope (Enhanced Vision Telescope). Après avoir testé ce nouvel instrument, nous vous l'avions présenté dans la vidéo en tête de cet article et avec des interviews de l'un des membres d'Unistellar, l'astronome français Franck Marchis, membre de l'Institut Seti, spécialiste des volcans sur Io et des astéroïdes, et également très impliqué dans l’imagerie directe d’exoplanètes comme Bêta Pictoris b avec l'instrument Gemini Planet Imager.

Présentons à nouveau l'eVscope, mais succinctement. C'est un télescope de petite taille, léger, avec son trépied que l'on peut emporter avec soi dans un sac à dos de randonnée. Mais en raison de son instrumentation et d'une technique de traitement de l'image automatique, il permet en quelque sorte d'amplifier le signal lumineux qu'il capte en provenance d'un objet céleste pour en tirer bien plus rapidement et automatiquement des images colorées, en particulier d'astres du ciel profond comme des galaxies, alors que cela nécessiterait un instrument de plus grande taille et un travail parfois de plusieurs heures pour un astronome amateur expérimenté.

La conception de l'eVscope lui permet aussi de s'affranchir grandement de la pollution lumineuse des villes, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'aller à la campagne pour observer l'un des fameux 110 objets du catalogue de Messier, tels la galaxie du Tourbillon (M51) ou l'amas ouvert des Pléiades (M45). Surtout, piloté à partir d'une application sur smartphone et avec l'aide de son GPS, l'eVscope peut se positionner automatiquement sur l'un de ces astres et de plusieurs milliers d'autres dignes d'intérêt, en faisant d'abord de la reconnaissance automatique de champ à partir d'une base de coordonnées de 5 millions d'étoiles.

Remarquablement, l'eVscope n'est pas qu'un instrument qui fait de l'accès au ciel profond littéralement un jeu d'enfant. Il permet de faire de la science participative et à tout un chacun de se transformer en astronome citoyen pour découvrir et étudier des exoplanètes, déterminer la forme d'astéroïdes et préciser les paramètres orbitaux de ceux qui sont des géocroiseurs, et surtout des quelque 4.700 d'entre eux potentiellement dangereux, appelés des PHA (Potentially Hazardous Asteroids) et dont seulement 20 à 30 % seraient repérés. Il faut pour cela réaliser des mesures avec le plus d'observateurs possibles répartis un peu partout sur la planète.

Franck Marchis présente l'eVscope dans cette vidéo, expliquant qu'un jour un des utilisateurs prenant part à l'étude des astéroïdes géocroiseurs pourrait sauver l'Humanité. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Unistellar

Les utilisateurs des eVscope, en se rassemblant dans une communauté mondiale croissante connectée par le WWW du Village Global de Marshall McLuhan (ce qui illustre d'une nouvelle façon les prédictions d'un Arthur Clarke avec Internet ou les idées sur la noosphère du géochimiste Vladimir Vernadsky et surtout du géologue et paléontologue Pierre Teilhard de Chardin), peuvent aider à faire progresser l'astronomie (et de bien d'autres façons que seulement dans le domaine des exoplanètes et des astéroïdes). Ils peuvent aussi contribuer à protéger l'humanité d'une catastrophe comme celle qui a fait disparaître les dinosaures lors de l'impact qui a produit l'astroblème de Chicxulub à la fin du Crétacé.

Une nouvelle version de l'eVscope étant maintenant disponible, l'eVscope eQuinox, Futura s'est à nouveau tourné vers Franck Marchis pour en savoir plus.

Futura-sciences : Qu'y a-t-il de nouveau avec l'eQuinox par rapport au précédent eVscope ?

Franck Marchis : Nous avons continué à faire progresser le software permettant de démocratiser l'accès au ciel profond et de faire de la science participative. Le système automatisé de suivi et de pointage des astres est devenu plus performant, de sorte qu'avec l'eVscope eQuinox on passe encore moins de temps à paramétrer ou calibrer le télescope et on a donc plus de temps pour explorer cet espace profond, par exemple lors d'un Marathon Messier. L'eVscope première génération étant un télescope connecté, il a pu bénéficier d'une mise à jour pour disposer de la même amélioration.

Le prix de l'instrument a un peu baissé, la batterie dure un peu plus longtemps (12 heures maintenant) et nous avons supprimé l'oculaire. Mais les images formées sont bien sûr toujours disponibles via une application sur n'importe quel smartphone ou tablette connectée à l'eQuinox. On peut alors les partager sur les réseaux sociaux et même faire l'équivalent d'un zoom sur les images des objets capturés.

Surtout, nous avons augmenté la taille de la mémoire disponible, passant de 12 à 64 Go, pour stocker plus de données, ce qui permet d'aller encore plus loin pour faire de la science participative, à l'aide de campagnes d'occultation d'astéroïdes notamment. Nous continuons donc à développer un réseau mondial d'observateurs qui pourront réagir à des alertes et des campagnes d'observations, lancées par exemple par l'Institut Seti, pour surveiller et étudier des phénomènes transitoires, comme des supernovae ou des comètes, qui seraient détectés par les astronomes professionnels en utilisant des instruments comme l'Observatoire Vera-C.-Rubin, anciennement nommé Large Synoptic Survey Telescope (LSST, en français « Grand Télescope d'étude synoptique »).

L'eVscope permet de réaliser un Marathon Messier. © 2017-2021, Unistellar, tous droits réservés

Futura : L'application peut-être la plus spectaculaire qu'offrait déjà le premier eVscope était de permettre à tout un chacun de pouvoir participer à la découverte d'exoplanètes. Une preuve en avait été déjà donnée avec l'observation par la méthode du transit planétaire de deux Jupiter chaudes, la célèbre Osiris détectée en 2005 par Alfred Vidal-Madjar et son équipe et connue sous le nom de HD 209458b, une géante gazeuse à 160 années-lumière de notre Système solaire, et WASP-43b à 280 années-lumière. Où en est-on à présent ?

Franck Marchis : C'est un des résultats dont je suis particulièrement fier car j'ai fait partie des premiers à le croire possible. Plusieurs astronomes professionnels étaient sceptiques quant à la possibilité d'observer ces transits planétaires et a fortiori donc de pouvoir faire de la science participative à leur sujet.

Mais aujourd'hui, pendant ce mois d'août 2021 par exemple, plusieurs observations de transits planétaires, dont certaines en partenariat avec l'Association Française d'Astronomie, ont été effectuées qui se sont ajoutées à la centaine déjà scrutée par des détenteurs d'eVscope et plusieurs autres sont programmées selon un calendrier qui leur est communiqué.

Avec eQuinox, nous avons repoussé les distances de détection des exoplanètes pour entrer dans un territoire pouvant s'étendre de 500 à 1.500 années-lumière du Soleil. Nous pouvons aussi observer des exoplanètes plus petites. Il ne s'agit encore que de Jupiter chaudes orbitant autour de leurs étoiles en moins de 10 jours terrestres, et dont les températures de surface peuvent être de 1.600 °C.

Le 6 novembre 2020, trois astronomes citoyens d'Unistellar – Mario Billiani (Autriche), Stephan Abel (Allemagne) et Julien de Lambilly (Suisse) – ont observé le transit de l’exoplanète HD 189733b, alias Isis, devant son étoile. Il s’agissait d’une Jupiter chaude située à 63 années-lumière du Soleil et qui est célèbre pour avoir été la première exoplanète à avoir sa couleur déterminée. Elle est bleu azur en raison d'une atmosphère brumeuse avec des nuages ​​remplis de minuscules particules de verre issues de la condensation de gouttes de silicates en fusion. En voici une vue d'artiste. Elle orbite si près de son étoile qu'elle est en rotation synchrone, ce qui veut dire qu'elle lui présente toujours la même face. Une température supérieure à 1.000 °C doit régner dans la partie de l'atmosphère faisant face à l'étoile. Spitzer avait déjà permis de cartographier grossièrement la température de l'atmosphère de l'exoplanète en 2007, et on pense que sa face nocturne présente une température moyenne inférieure de 260 °C à celle de sa face diurne. De telles différences doivent générer des vents supersoniques dont les vitesses peuvent être de l'ordre de 7.000 km/h. L'artiste a aussi représenté le Soleil, Sirius et Alpha du Centaure telles que ces étoiles apparaîtraient depuis le système HD 189733. © G. Bacon, AURA/STScI

Mais la communauté mondiale des utilisateurs de l'eVscope est déjà occupée à vérifier l'existence de transits potentiels débusqués dans les observations du Transiting Exoplanet Survey Satellite (Tess) de la Nasa. L'un des objectifs de Tess est de débusquer plusieurs dizaines d’exoterres potentielles gravitant dans la zone d’habitabilité d'étoiles situées à moins de 100 années-lumière du Soleil. Il s'agit aussi de préciser les temps de transit des exoplanètes avec des eVscope.

On peut se servir de la méthode des variations de temps de transit, ou TTV (transit timing variations, en anglais), pour mettre en évidence indirectement d'autres exoplanètes, y compris justement des exoterres. Tess devrait donc fournir des cibles pour l'analyse de la composition d'atmosphère d'exoplanètes à l'aide de missions comme celle du JWST ou d'Ariel, en espérant y trouver des biosignatures convaincantes dans un avenir pas trop éloigné.

Les 23 et 27 août 2021, on tentera de confirmer l'existence des transits pour TOI 4145.01 et TOI 3922.01 respectivement à partir d'observations en Europe et en Amérique du Nord avec des eVscope. TOI est l'abréviation en anglais de TESS Object of Interest. L'année dernière, deux astronomes citoyens ont combiné leurs eVscope pour faire une collaboration transatlantique qui a permis de confirmer l'existence de transits planétaires pour TOI 2031.01 .

Depuis 2020, nous avons déjà confirmé l'existence de transits pour de nombreux TOI et il devrait y en avoir bien d'autres à l'avenir. C'est pourquoi ils seront archivés de plus en plus automatiquement dans la banque de données concernant des exoplanètes qui appartient à l'Association américaine des observateurs d'étoiles variables.

En complément des vidéos d'introduction à l'eVscope, en voici une qui présente la version eQuinox. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Unistellar

Futura : La deuxième application spectaculaire que permettait déjà le premier eVscope pour faire de la science participative était de contribuer à l'étude des astéroïdes, en particulier des géocroiseurs. C'est toujours le cas avec l'eQuinox ?

Franck Marchis : Plus que jamais et cela fait partie du rêve que nous sommes en train de concrétiser : avoir un réseau d'observateurs couvrant la planète et permettant de conduire des observations quasiment 24 h/24 h car il y a toujours un ciel clair quelque part sur Terre. Il s'y produit partout à certaines dates des occultations par des astéroïdes.

Ces occultations d'étoiles sont comme une éclipse miniature et comme pour les éclipses solaires et lunaires, les occultations d'astéroïdes ne sont pas visibles partout dans le monde à la fois et ne durent que quelques minutes, voire quelques secondes. Un astéroïde projette à ce moment-là une ombre sur Terre et de ses caractéristiques on peut tirer de nombreuses informations, par exemple sa taille et sa forme, et elles peuvent aider à choisir des cibles pour des missions d'études d'astéroïdes.

Mais surtout, on peut accéder à une meilleure estimation des paramètres orbitaux de l'astéroïde, ce qui va d'ailleurs conduire à une meilleure estimation d'une autre occultation et permettre d'alerter à l'avance des astronomes citoyens du réseau d'Unistellar, qui auront plus de chance de se trouver au centre de la bande d'occultation. Au final, on peut grandement améliorer la connaissance de la trajectoire des astéroïdes avec des résultats qui sont d'autant plus précis que l'on dispose de plusieurs observateurs distants qui mesurent des temps d'occultation.

Plus de 280 campagnes de détections d’occultation ont déjà été menées avec des eVscope et plus d’une cinquantaine ont été couronnées de succès. Parmi les premières, les données collectées ont permis de préciser les tailles de deux astéroïdes troyens autour de Jupiter, Orus et Leucus. Or ce sont justement des cibles de la mission Lucy de la Nasa.

En septembre 2020, deux astronomes citoyens ont détecté une occultation par l'astéroïde Begonia. Les données fournies à l'Institut Seti, qui est partenaire d'Unistellar, ont révélé après analyse que sa taille était 20 % plus grande que prévu.

Notre objectif futur et de permettre des détections de plus en plus systématiques avec des analyses automatiques de ces occultations et d'autres événements transitoires sur l'ensemble de la voûte céleste. Nous devrions donc pouvoir travailler de concert avec les astronomes qui analyseront bientôt le flot de données que livrera l'Observatoire Vera-Rubin et qui vont nous permettre un énorme bond en avant dans la connaissance des petits corps célestes dans le Système solaire.

Les informations collectées avec les eVscope seront également envoyées au célèbre Southwest Research Institute (SwRI) et à l'Université Charles en Tchéquie et plus généralement, une fois archivées, on pourra les soumettre au Data mining, c'est-à-dire à l'exploration de données pour y faire d'autres découvertes.

L'étude des géocroiseurs pouvant être des PHA est particulièrement intéressante car elle va nous permettre d'aider à détecter des objets du genre de celui qui a causé la grande extinction de la limite Crétacé-Tertiaire.

Certains de ces géocroiseurs sont en outre des cibles pour l'exploitation future des astéroïdes qui pourrait commencer au cours du XXIe siècle et contribuer à faire des colonies spatiales de Gerard O’Neill autre chose qu'un rêve.

Détecter une occultation d’étoile par un astéroïde avec un petit télescope ? Des échanges sur ce sujet avec Morand Studer, premier « citoyen-chercheur » du réseau de science participative mis en place par Unistellar et l'Institut Seti à avoir détecté une occultation, et avec Franck Marchis, directeur scientifique d’Unistellar et astronome professionnel au Seti Institute. © Unistellar

Futura : L'eVscope et ses futurs avatars après l'eQuinox ne permettent pas seulement de faire de la science participative et de démocratiser l'accès au ciel des astronomes, ils peuvent jouer un rôle dans le système éducatif.

Franck Marchis : Absolument. Très concrètement par exemple nous venons de recevoir un financement dans le but de permettre à certains College et Community College aux États-Unis d'intégrer des eVscope dans leurs formations.

Les College et Community College sont respectivement un peu les équivalents du premier cycle universitaire et des IUT en France. Ils peuvent servir de tremplin pour intégrer les grandes universités et les grands instituts de technologie comme Stanford, Princeton, Caltech ou encore le MIT.

L'idée à mettre en œuvre c'est de se servir de l'astronomie avec un eVscope pour permettre aux étudiants de développer leurs intérêts et leurs compétences dans les domaines de l'analyse des données et de l'IA via le Machine learning (ML). L'explosion en cours et future des données que collecteront notamment des instruments comme le Large Synoptic Survey Telescope (LSST) et le Square Kilometre Array (SKA) confronte astronomes et astrophysiciens aux mêmes défis que l'on rencontre dans le domaine du Big Data.

En relation directe avec ce que permettent de faire des eVscope et une communauté planétaire d'observateurs les utilisant, il y a déjà des applications du ML à la chasse et à la caractérisation des astéroïdes géocroiseurs.

Plus généralement, l'eVscope se veut vraiment un outil pour une nouvelle astronomie en accès direct à tous et qui les convaincra que l'étude des sciences impliquées dans l'astronomie non seulement est passionnante, mais aussi bien plus accessible qu'on ne pourrait le croire. Nous avons besoin d'inspirer les nouvelles générations qui vont continuer à étudier et à s'aventurer dans le Système solaire et l'Univers.

Lorsque la Nasa a lancé un défi mondial pour qu'on l'aide à mieux suivre les astéroïdes et les comètes qui entourent la Terre, Gema Parreño a répondu à l'appel. Elle a utilisé #TensorFlow, l'outil d'apprentissage automatique de Google, pour créer un programme appelé Deep Asteroid, qui permet d'identifier et de suivre les géocroiseurs. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Google

L'astronomie, une voie sur la quête des Lumières

Pour terminer cet article après l'interview de Franck Marchis et mettre en relief sous un autre aspect les possibilités ouvertes par les eVscope, remontons quelques milliers d'années en arrière.

Dans le Timée, l'ouvrage où se trouve exposé le mythe de l'Atlantide, Platon rapporte que si l'Homme dispose de la vue c'est « afin qu'en examinant dans le ciel les cercles de l'intelligence éternelle, nous apprenions à conduire ceux de notre esprit, qui, malgré le désordre de leurs mouvements, sont de même nature que ces autres cercles bien ordonnés, et qu'instruits par ce spectacle à donner à nos pensées la direction la plus régulière que comporte notre nature, à l'image des cercles divins qui ne s'écartent point de leur route, nous réglions ceux qui s'en écartent en nous ».

La marche de l'Humanité vers la connaissance et la rationalité a pleinement justifié l'intuition visionnaire ainsi exprimée. Plus de deux millénaires après la rédaction des dialogues de Platon, Henri Poincaré lui fit écho dans son ouvrage La valeur de la Science. Dans le chapitre VI qu'il consacre à l'astronomie, ce grand maître de la mécanique céleste ayant anticipé la théorie du chaos écrit que ce qu'il veut montrer avant tout à son lecteur, « c'est à quel point l'astronomie a facilité l'œuvre des autres sciences, plus directement utiles, parce que c'est elle qui nous a fait une âme capable de comprendre la nature ».

Au moment où la pandémie mondiale et le réchauffement climatique mettent en lumière durement les carences des connaissances scientifiques et surtout de la pensée rationnelle et critique qui les produit, et comme la science est largement née de l'astronomie, sa diffusion au plus grand nombre est plus que jamais d'actualité. On peut même dire qu'il existe une ancienne tradition en France à ce sujet.

Au début du XIXe siècle, François Arago et Auguste Comte donnaient en effet des cours d'astronomie populaire, convaincus que cela aiderait à faire progresser la diffusion de l'esprit scientifique et dans la tradition des Lumières.

Article réalisé en partenariat avec les équipes d'Unistellar

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