NASA TESS Mission: Ce qu'il faut savoir sur la recherche d'exoplanètes

Pendant des siècles, les êtres humains se sont interrogés sur la possibilité que d'autres terres tournent autour d'étoiles lointaines. Peut-être que certains de ces mondes extraterrestres abriteraient d’étranges formes de vie ou auraient une histoire ou un avenir unique et révélateur. Mais ce n’est qu’en 1995 que les astronomes ont repéré les premières planètes en orbite autour d’étoiles semblables au soleil en dehors de notre système solaire.

Au cours de la dernière décennie en particulier, le nombre de planètes connues pour orbiter des étoiles lointaines est passé de moins de 100 à plus de 2 000, et 2 000 autres probables attendent d’être confirmées. La plupart de ces nouvelles découvertes sont dues à un seul projet: la mission Kepler de la NASA.

Kepler est un engin spatial équipé d’un télescope d’un mètre qui éclaire un appareil photo numérique de 95 mégapixels de la taille d’une plaque à biscuits. L’instrument a détecté de minuscules variations dans la luminosité de 150 000 étoiles lointaines, à la recherche du signe révélateur d’une planète bloquant une partie de la lumière stellaire lorsqu’elle traverse la ligne de mire du télescope. Il est si sensible qu’il pourrait détecter une mouche qui volait autour d’un seul lampadaire à Chicago depuis une orbite au-dessus de la Terre. Il peut voir les étoiles trembler et vibrer; il peut voir des étoiles et des fusées éclairantes; et, dans des situations favorables, il peut voir des planètes aussi petites que la lune.

Les milliers de découvertes de Kepler ont révolutionné notre compréhension des planètes et des systèmes planétaires. Maintenant, cependant, la sonde a épuisé son hydrazine et est officiellement entrée en retraite. Heureusement pour les chasseurs de planètes, la mission TESS de la NASA a été lancée en avril et prendra en charge la recherche d’exoplanètes.

Histoire de Kepler

La mission Kepler a été conçue au début des années 1980 par le scientifique Bill Borucki de la NASA, avec l'aide ultérieure de David Koch. À l'époque, il n'y avait aucune planète connue en dehors du système solaire. Kepler a finalement été assemblé dans les années 2000 et lancé en mars 2009. J'ai rejoint l'équipe scientifique de Kepler en 2008 (en tant que recrue aux yeux écarquillés), et j'ai finalement coprésidé le groupe chargé d'étudier les mouvements des planètes avec Jack Lissauer.

À l'origine, la mission devait durer trois ans et demi, avec des extensions possibles aussi longtemps que le carburant, la caméra ou le vaisseau spatial duraient. Au fil du temps, certaines parties de la caméra ont commencé à échouer, mais la mission a persisté. Cependant, en 2013, lorsque deux de ses quatre gyroscopes stabilisateurs (techniquement des «roues de réaction») se sont arrêtés, la mission originale de Kepler a effectivement pris fin.

Même alors, avec un peu d'ingéniosité, la NASA a pu utiliser la lumière réfléchie du soleil pour aider à diriger le vaisseau spatial. La mission a été rebaptisée K2 et a continué à chercher des planètes pendant une autre demi-décennie. Maintenant, avec la jauge de carburant presque vide, la chasse aux planètes est en train de se résorber et le vaisseau spatial sera laissé à la dérive dans le système solaire. Le catalogue final des candidats à la planète de la mission initiale a été achevé à la fin de l'année dernière et les dernières observations de K2 sont en train de se terminer.

La science de Kepler

Nous continuerons d’exploiter les connaissances acquises grâce à ces données pendant de nombreuses années, mais ce que nous avons vu jusqu’à présent a surpris les scientifiques du monde entier.

Nous avons vu des planètes tourner en orbite autour de leurs étoiles hôtes en seulement quelques heures et sont si chaudes que la roche superficielle se vaporise et se traîne derrière la planète comme une queue de comète. Dans d'autres systèmes, les planètes sont si rapprochées que si vous vous teniez à la surface d'une planète, la deuxième planète aurait une taille supérieure à 10 pleines lunes. Un système est tellement rempli de planètes que huit d’entre elles sont plus proches de leur étoile que la Terre ne l’est du soleil. Beaucoup ont des planètes, et parfois plusieurs planètes, en orbite autour de la zone habitable de leur étoile hôte, où de l'eau liquide peut exister à leur surface.

Comme pour toute mission, le paquet Kepler est venu avec des compromis. Il devait regarder une partie du ciel, clignotant toutes les 30 minutes, pendant quatre années consécutives. Afin d'étudier suffisamment d'étoiles pour prendre ses mesures, les étoiles devaient être assez éloignées - tout comme lorsque vous vous tenez au milieu d'une forêt, il y a plus d'arbres plus loin de vous que juste à côté de vous. Les étoiles lointaines sont ternes et leurs planètes sont difficiles à étudier. En effet, un défi pour les astronomes qui souhaitent étudier les propriétés des planètes de Kepler est que Kepler est souvent le meilleur instrument à utiliser. Des données de haute qualité provenant de télescopes au sol nécessitent de longues observations sur les plus grands télescopes - des ressources précieuses qui limitent le nombre de planètes pouvant être observées.

Nous savons maintenant qu'il y a au moins autant de planètes dans la galaxie qu'il y a d'étoiles, et beaucoup de ces planètes sont assez différentes de ce que nous avons ici dans le système solaire. Pour apprendre les caractéristiques et les personnalités de la grande variété de planètes, les astronomes doivent étudier celles qui gravitent autour d'étoiles plus brillantes et plus proches, où davantage d'instruments et plus de télescopes peuvent être utilisés.

Entrez TESS

La mission satellite Transiting Exoplanet Survey Satellite de la NASA, dirigée par George Ricker du MIT, recherche des planètes utilisant la même technique de détection que celle utilisée par Kepler. L’orbite de TESS, plutôt que de se situer autour du soleil, entretient une relation étroite avec la lune: TESS orbite deux fois autour de la Terre pour chaque orbite lunaire. Le motif d’observation de TESS, plutôt que de fixer une seule partie du ciel, balayera presque tout le ciel avec des champs de vision qui se chevauchent (un peu comme les pétales d’une fleur).

Compte tenu de ce que nous avons appris de Kepler, les astronomes s’attendent à ce que TESS trouve des milliers de systèmes planétaires supplémentaires. En explorant tout le ciel, nous trouverons des systèmes qui orbitent les étoiles 10 fois plus proches et 100 fois plus brillantes que celles trouvées par Kepler - ouvrant de nouvelles possibilités pour mesurer les masses et les densités de la planète, étudier leurs atmosphères, caractériser leurs étoiles hôtes et établir la pleine la nature des systèmes dans lesquels les planètes résident. Ces informations, à leur tour, nous en diront plus sur l'histoire de notre propre planète, sur le début de la vie, sur les destins que nous avons évités et sur les autres chemins que nous aurions pu suivre.

La quête de notre place dans l'univers se poursuit alors que Kepler termine son voyage et que TESS prend le relais.

Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation par Jason Steffen. Lisez l'article original ici.