Partez à la chasse aux exoplanètes et aux trous noirs pendant le confinement

L'histoire est archiconnue et on ne manque pas de la rappeler en ce moment. Né en 1642, Isaac NewtonIsaac Newton est admis en 1661 au fameux Trinity College de Cambridge où il va se familiariser avec les travaux de Descartes, GaliléeGalilée et Kepler en mathématique, mécanique et astronomie. Mais en 1665, une épidémieépidémie de pestepeste se déclare en Angleterre, la tristement célèbre Grande peste de Londres, et l'université n'a pas d'autre choix que de fermer ses portesportes dans une stratégie de confinement, déjà. Newton rentre chez lui et passe les 18 mois suivants à se consacrer à ses réflexions solitaires qui vont le mener bien au-delà des travaux de ces prédécesseurs car, selon ses dires, c'est pendant cette « Annus mirabilis », une locution latine pouvant se traduire par « année de merveilles » qui aurait été utilisée la première fois par le poète britannique John Dryden pour désigner cette période, qu'il va découvrir les bases de ses travaux révolutionnaires en optique, théorie de la gravitation et calcul infinitésimal. Par extension, on utilise aussi le terme « Annus mirabilis » pour désigner l'année la plus productive d'Albert EinsteinEinstein, 1905, où il découvre simultanément la théorie de la relativité restreinte, les quanta de lumière, et donne la théorie du mouvement brownien qui permettra à Jean Perrin de démontrer l’existence des atomes.

Newton est un cas unique dans l'histoire des sciences, surpassant même Einstein dont bien évidemment aucun d'entre nous ne peut imaginer l'égaler pendant la période de confinement qui nous frappe avec le coronaviruscoronavirus. Mais cela ne veut nullement dire que tout un chacun ne peut pas aider à faire des découvertes extraordinaires. Le cerveaucerveau humain reste encore plus puissant que les techniques de deep learningdeep learning, ou plus généralement de l'IAIA, pour découvrir des régularités dans des données fournies par des expériences scientifiques. Et c'est pourquoi depuis des années les chercheurs font appel aux internautes pour analyser des données fournies par des programmes de recherche.

Chassez exoplanètes, trous noirs, astéroïdes et ondes gravitationnelles

On se souvient de la mission Stardust où il s'agissait d'identifier et isoler les poussières interstellairespoussières interstellaires emprisonnées dans l'aérogel du collecteur de cette mission qui avait rencontré la comète Wild 2. Futura vous avait aussi proposé de partir à la chasse aux exoplanètesexoplanètes, dans le précédent article ci-dessous, dans le cadre du site Planethunters qui mettait à disposition les données de la mission Kepler afin d'y chercher des transits possibles d'exoplanètes. Ce site existe toujours mais ce sont maintenant les données de TessTess, le successeur de Kepler, qui requièrent votre attention. Alors êtes-vous prêt à découvrir, peut-être, une exoterre habitable ?

Futura vous a récemment proposé aussi d'aider les astrophysiciensastrophysiciens à débusquer des trous noirs supermassifs en se connectant en ligne à Radio Galaxy Zoo dans le cadre du célèbre Zooniverse. Ce portail de science citoyenne bien connu est une extension du projet original Galaxy Zoo qui invitait les internautes à classer les galaxiesgalaxies.

Zooniverse contient maintenant un large catalogue de projets de science citoyenne, et pas seulement en astronomie. Vous pouvez bien sûr aider à trouver des astéroïdes dans les images collectées par Hubble, des ondes gravitationnelles dans les données enregistrées par LigoLigo mais aussi contribuer à un projet visant à développer un modèle informatique de diagnostic de la rétinopathie diabétique ou encore déchiffrer les archives climatiques de la planète enregistrées depuis quelques millions d'années dans des fossiles de feuilles.

Fête de la science : devenez chasseur d'exoplanètes !

Article de Laurent SaccoLaurent Sacco publié le 11/10/2012

Les exoplanètes vous font rêver, vous êtes membre de Seti@home mais vous regrettez de ne pas pouvoir faire partie des équipes qui chassent des superterressuperterres ? Vous avez tort ! La NasaNasa vous offre de prendre part à l'analyse des données de Kepler et de découvrir des exoplanètes, de chez vous. Serez-vous le découvreur de la première exoterreexoterre habitable ?

Rappelez-vous, c'était en 2006. La sonde StardustStardust venait juste de rapporter sur Terre des poussières piégées dans de l'aérogel lors de son survolsurvol de la comète Wild 2. Le rêve de certains, celui de pouvoir travailler pour la Nasa en analysant des échantillons de matièrematière extraterrestres, allait se réaliser. Les membres de la mission Stardust annonçaient recruter à tour de bras pour analyser, via InternetInternet, les photos du piège à poussières afin d'y retrouver la précieuse matière cométaire et peut-être même des grains de matière interstellaire.

Si des ordinateursordinateurs peuvent fouiller efficacement dans des bases de donnéesbases de données, il est tout de même des domaines où le cerveau humain se révèle encore le plus efficace. C'est notamment le cas lorsqu'il s'agit de reconnaître des caractéristiques sur des photos. Les auteurs du site Zooniverse l'ont bien compris et ils permettent depuis quelque temps à tous les passionnés, qu'ils soient docteur en astrophysiqueastrophysique ou non, d'analyser les images prises par des télescopestélescopes comme Hubble ou Spitzer comme le feraient des professionnels pour percer les secrets de l'universunivers.

Depuis quelque temps, c'est à la recherche des exoplanètes qu'ils vous convient avec Planethunters. Ils vous proposent en effet de devenir vous-même un chasseur de planètes et d'aider les membres de la mission Kepler, ainsi que les exobiologistes qui chassent les exoplanètes, à en découvrir dans les observations de ce télescope en orbiteorbite.

Chasser des exoplanètes avec la méthode du transit planétaire

Nul besoin d'équipement compliqué ou d'une formation poussée en science, votre ordinateur, votre passion et un minimum de maîtrise de l'anglais à l'écrit suffisent pour cela. Mais avant de pouvoir partir en chasse, il vous faut comprendre ce qu'est la méthode du transit planétaireméthode du transit planétaire et à quoi elle sert.

Schéma illustrant le principe du transit planétaire s'accompagnant d'une baisse de luminosité de l'étoile d'autant plus importante que l'exoplanète est de grande taille par rapport à son soleil. © Institute for Astronomy-University of Hawaii

La méthode du transit planétaire est une méthode photométrique. Elle repose sur la mesure des faibles variations périodiques de la luminositéluminosité d'une étoileétoile lorsqu'une planète passe devant elle. L'orientation du plan orbital d'une exoplanète est arbitraire et l'observation possible d'un transit est d'autant plus rare que la période de révolutionpériode de révolution d'une telle planète est importante. Il faut donc observer simultanément un grand nombre d'étoiles pour espérer surprendre un transit. C'est ce que font les deux missions spatiales actuellement dédiées à l'étude, entre autres, des transits planétaires : la mission Kepler de la Nasa et la mission Corot de l'Esa.

Il n'est pas forcément évident de distinguer une brusque et faible baisse de luminosité de l'étoile due à un transit d'une variation similaire liée à l'activité propre de l'étoile. La courbe de luminosité d'une étoile est parfois fortement variable, même si les amplitudes de ces variations sont faibles. Si l'on veut faire des mesures fines de photométrie pour les transits planétaires extrasolairesextrasolaires, il est donc nécessaire de placer un détecteur dans l'espace afin de s'affranchir des variations de luminosité causées par l'atmosphèreatmosphère de la Terre.

Deux courbes photométriques de variations de la luminosité d'une étoile pour deux exoplanète, OGLE-TR 113 et OGLE-TR 132. © ESO

Enfin, il faut que le transit se répète périodiquement un nombre suffisant de fois avant de pouvoir commencer à envisager que l'on a détecté une exoplanète. Dans le cas d'une vraie exoterre, il faudrait donc attendre au moins 3 ans avant de parler d'une découverte, avec de plus une estimation de la massemasse fournie par la méthode des vitesses radialesméthode des vitesses radiales. Si la masse de l'exoplanète est comprise entre 2 et 10 fois celle de notre planète, il faudra alors parler d'une superterre. Dans les deux cas, si la planète est en orbite autour d'une naine rouge, sa zone d'habitabilitézone d'habitabilité sera à des distances inférieures à celle de notre Système solaireSystème solaire. Il n'est donc pas nécessaire d'attendre 3 ans pour confirmer un transit.

Les courbes de luminosité de Kepler

La largeur et la profondeur de courbe de luminosité permettent d'avoir des renseignements sur l'exoplanète. En effet, connaissant le spectrespectre de l'étoile, il est possible d'en tirer la valeur de son rayon. Or, la diminution relative du flux de lumièrelumière de l'étoile à l'occasion d'un transit est égale au carré du rapport du rayon de l'exoplanète à celui de son soleilsoleil. Si on connaît sa masse, que l'on détermine par la méthode des vitesses radiales, on en déduit automatiquement sa densité moyenne. C'est une donnée importante car une superterre trop peu dense est probablement une planète océanplanète océan comme 55 Cancri e.

Sur cette image, on voit la courbe de luminosité d'une étoile observée pendant plus d'un mois. Chaque point blanc correspond à une mesure. Une courbe en trait plein est donnée en dessous et les cercles blancs sont utilisés pour déterminer la largeur de portion de courbe où l'on peut faire un zoom pour tenter de surprendre un transit planétaire. © Planethunters.org

Ce que proposent donc les membres de Planethunters, c'est que vous examiniez les courbes de luminosité prises en surveillant les plus de 145.000 étoiles observées par Kepler et d'y chercher des signes de transits. Comme l'explique une vidéo en anglais, il vous faut aussi répondre à quelques questions concernant les caractéristiques de ces courbes de luminosités. Il est nécessaire d'utiliser une fonction zoom pour observer les détails possibles d'un transit qui sont parfois cachés dans un signal apparaissant très bruité, comme le montre la courbe ci-dessus extraite du site de Planethunters.org.

Un autre exemple de courbe de luminosité d'une étoile observée pendant presque un mois. L'étoile est très calme et le transit planétaire très clair. © Planethunters.org

Comme le montre l'image ci-dessus, le cas idéal est celui où l'on est en présence d'une étoile très calme devant laquelle transite une exoplanète de grande taille.

Bien entendu, les chasseurs d'exoplanètes auront leur nom dans la publication des chercheurs annonçant une nouvelle découverte. Alors êtes-vous prêt à être publié dans Nature et, peut-être, à laisser votre nom comme le découvreur de la première exoterre où la vie existe ? Si oui, connectez-vous et inscrivez-vous sur le site de Planet Hunters.