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En vidéo : Kepler analyse l'atmosphère d'une exoplanète

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Le télescope spatial de la Nasa vient de nous offrir un plongeon dans l'atmosphère d'une exoplanète déjà connue. Ce premier test, simple apéritif avant le début des travaux scientifiques, a montré l'exceptionnelle performance des instruments et leur capacité à détecter des exoterres.

Vue d'artiste d'une géante gazeuse passant à une faible distance de son étoile. Dans la réalité, les instruments de précision détectent la très légère baisse de luminosité de l'étoile causée par cette minuscule éclipse partielle. C'est la méthode dite du transit pour détecter des exoplanètes. Kepler et Corot en sont les spécialistes incontestés. © Nasa

Lancé au mois de mars 2009, le chasseur d'exoplanètes Kepler, de la Nasa, s'est installé à son poste d'observation, sur une curieuse orbite héliocentrique qui l'amène à tourner non loin de la Terre mais pas autour d'elle. Visant toujours la même région du ciel (une zone de cent degrés carrés), entre la constellation du Cygne et celle de la Lyre, Kepler a sous les yeux 4,5 millions d'étoiles et en surveille 100.000.

Actuellement en phase de calibration de ses instruments, le télescope a déjà analysé la lumière de 52.496 étoiles. En guise de test pour vérifier les possibilités réelles des mesures, les astronomes ont étudié trois exoplanètes, déjà connues grâce à des observations terrestres.

Les résultats sont largement à la hauteur des attentes et ouvrent beaucoup d'espoirs. « Quand l'équipe a vu les courbes de lumière [Kepler, comme Corot, analyse les variations de l'intensité lumineuse des étoiles, NDLR], tout le monde était impressionné, commente William Borucki, l'un des astronomes de la mission, cité dans un communiqué de la Nasa. Personne n'avait jamais vu des mesures aussi finement détaillées des variations lumineuses d'autant de types d'étoiles différents. »

Comparaison entre les mesures des variations de luminosité de l'étoile HAT-P-7 pendant le transit de la planète (HAT-P-7b), effectuées depuis le sol (en haut) et à l'aide de Kepler (en bas). Le gain de précision saute aux yeux... (Cliquer sur l'image pour l'agrandir.) © Nasa

Publiés dans Science, les résultats de ces premières analyses sont focalisés sur HAT-P-7b, une exoplanète de type jupiter chaud, découverte en 2008 dans la constellation du Cygne, à mille années-lumière de nous. Vingt-six fois plus près de son étoile que la Terre l'est du Soleil, cette géante gazeuse effectue un tour complet en seulement 2,2 jours.

L'atmosphère révélée

Analysant les résultats de Kepler (voir le site Web de Kepler), les astronomes parviennent à repérer le très léger surcroît de lumière lorsque la planète se trouve juste à côté de l'étoile, avant et après son transit devant l'astre. Les mesures sont si précises qu'il est possible de déterminer les phases de HAT-P-7b, comme celles de Vénus et de la Lune, quand la planète est éclairée par le côté.

Le détail de la variation de luminosité apparente de l'étoile lorsque la planète commence ou termine son transit devant l'étoile met en évidence une atmosphère. Les auteurs de l'article déterminent une température de 2.377 °C du côté éclairé de la planète, une petite partie de cette chaleur semblant être transférée du côté nuit. Enfin, la mesure précise des temps d'occultation (quand la planète passe derrière l'étoile) et de transit (quand elle passe devant) indique que l'orbite de la planète est circulaire.


Quand la planète passe devant son étoile (transit), la luminosité chute (légèrement). Quand elle se trouve à côté de l'étoile, sa propre luminosité s'ajoute à celle de son étoile. Quand elle passe derrière l'étoile (occultation), la luminosité est (très faiblement) réduite d'autant. Logique... mais difficile à mesurer. © Nasa

Ces résultats ne bouleversent pas nos connaissances sur les exoplanètes en général ni sur HAT-P-7b en particulier. Mais, durant cette période de calibration des instruments, ils ont valeur de tests et démontrent sans ambiguïté que Kepler est parfaitement capable de débusquer des exoterres, c'est-à-dire des planètes telluriques, comme Mercure, Vénus, la Terre et Mars (comme Corot l'a déjà fait), et situées à une distance de l'étoile autorisant la présence d'eau liquide.

Kepler a réservé une autre surprise aux astronomes, moins bonne celle-là. Par deux fois, l'électronique de bord s'est placée brièvement d'elle-même en mode de sécurité avec un redémarrage de l'ordinateur. L'explication la plus plausible semble être celle de rayons cosmiques à hautes énergies qui auraient touché les capteurs ou les composants électroniques, provoquant une surtension temporaire. Mais l'hypothèse d'un simple bug des logiciels internes n'est pas écartée. En septembre, une réplique de Kepler sera bombardée par des particules émises par un accélérateur (celui de la Texas A & M University) afin de voir si la même panne est reproduite.

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