Publié par : Claude Marchis | 24 septembre 2010

Les exoplanètes

Les planètes lointaines dans l’univers

Non seulement l’observation de la voûte céleste par une nuit claire, dégagée de nuages, offre un spectacle féérique nous saisissant d’émerveillement, mais elle est aussi pour les amateurs astronomes un vaste champ d’investigations à la limite de l’imaginaire. Car les espaces incommensurables, les énergies latentes de l’univers atteignent des grandeurs qui dépassent notre entendement. Plus le champ de nos connaissances s’élargit, plus les frontières de l’irréel s’atténuent. Grâce aux nouvelles avancées en astrophysique, nous savons désormais qu’il existe un multitude de planètes lointaines et peut-être la vie extra-terrestre a t-elle dépassé la fiction.

Muni d’une carte solaire, il est facile de contempler les planètes de notre Soleil, le long d’une ligne courbe, appelée écliptique. De la lune, quand elle est présente, on distingue Vénus, Mars, Jupiter et les autres. Les instruments d’observation, jumelles, lunettes télescopes permettent de découvrir ces astres relativement proches. Cependant, dans notre propre système solaire, nous sommes déjà dans un univers de grandeur que notre raison difficile mal à évaluer sans recourir à une comparaison judicieusement utilisée par Alfred Vidal-Madjar dans son livre « il pleut des planètes ». Ainsi, il utilise une échelle figurative : une orange au centre d’un pré, c’est notre soleil; la Terre serait alors un grain de sable situé à une distance de 5m; Mercure et Vénus, les planètes les plus proches du Soleil seraient à 2 et 3,50m; Mars à 7,50m, toutes aussi grosses qu’un grain de sable; à 26m, nous pourrions repérer plus facilement la planète géante du système solaire, la seule à avoir la taille d’un pois; puis Saturne avec ses anneaux à 48m; Uranus 96m; Neptune et Pluton à 151m et plus. Ces dernières font le tour de la terre en 250 ans! Et au-delà c’est le vide, et toujours à cette échelle de l’orange dans le pré, il faudrait aller bien loin pour rencontrer une autre orange, l’étoile la plus proche, Proxima dans la constellation du Centaure, à 1000km. Utilisons une unité astronomique, elle est à la distance de 4 années-lumière, c’est-à-dire que la lumière de l’étoile que nous percevons dans notre jardin, met 4 ans à nous parvenir. La voûte céleste nous offre un spectacle de milliers d’astres plus ou moins lumineux, d’étoiles, d’amas d’étoiles dits galaxies, d’amas de galaxies, dits super-amas. Le vertige commence… Le soleil fait partie de la galaxie,« La voie lactée », qui contient des milliards d’ étoiles et qu’on apercevrait hors de notre système galactique comme un disque enflé en son centre. Sa taille est telle que la lumière met cent mille années à la parcourir dans sa longueur et quelques milliers d’années pour traverser son épaisseur. Elle fait partie d’un amas galactique d’une vingtaine de galaxies dans un rayon de 5 millions d’années-lumière. Ce que nous croyons observer comme étoiles, ce sont parfois des galaxies, observables à 2 millions d’années-lumière comme la Nébuleuse d’Andromède ou à 200 millions d’années-lumière comme les Nuages de Magellan visibles dans l’hémisphère sud.

Il est difficile d’imaginer ces distances, ces quantités, ces notions de temps, nous sommes à la frange de l’infini. Dorénavant, ce spectacle prend une autre dimension, autre qu’esthétique. Il n’est plus seulement enchanteur mais devient source de méditation. Les milliards de milliards d’étoiles dans ce vaste univers aux limites inconnues nous autorise à oser des hypothèses, dont celle qui harcèle sans cesse l’esprit des chercheurs : l’existence de planètes lointaines, avec la pensée en filigrane d’une possibilité de vie évoluée? Les recherches se sont accélérées, les techniques évoluent, et l’existence d’exoplanètes est dorénavant révélée et ne laisse aucun doute. Cette aventure a démarré au début des années 80, par la découverte de disques de poussières autour d’étoiles qui présageaient la présence d’un système planétaire en formation ou partiellement accompli. En effet, selon les thèses des astrophysiciens, les planètes se créent par une espèce de condensation de matière stellaire chaude autour de l’étoile. La découverte par des américains sur le télescope de l’ESO (Europeen southern observatory) au Chili d’un disque gazeux autour de B Pictoris, deuxième étoile dans la constellation du « Chevalet » fut remarquée et largement publiée. Des équipes d’astronomes de tous pays braquant leurs télescopes sur cette étoile purent ainsi établir l’hypothèse d’une présence de compagnons, soit par calcul des masses, soit par des mesures de luminosité de l’astre qui laissaient apparaître des occultations relativement brèves et franches, provoquées par le passage d’une planète dans le champ d’observation. Dix années de recherches supplémentaires, de tentatives infructueuses ont été nécessaires pour découvrir trois autres disques de matière stellaire : BD+ 31°643, étoile très éloignée à plus de 1000 années-lumière; HR4796A à 200 années-lumière, d’une grandeur relativement semblable au système solaire, âgé de 10 millions d’années, jeune âge suffisant pour former un système planétaire; l’étoile 55 du Cancer. Ces dernières en stade évolué induisent une possibilité de planètes déjà formées.

L’obstination des chercheurs alliée à la passion, l’évolution grandissante des techniques et des méthodes d’observation, ont amené une accélération des découvertes. Ces attitudes de conquérant et les innovations ont en partie permis de dépasser les difficultés d’observation directes et terrestres liées au manque de luminosité des planètes. Celles-ci n’émettent pas trop peu de lumière et ne peuvent ainsi être distinguées de l’émission intense des rayonnements de l’étoile. Mais les techniques n’ont cessé d’évoluer. Les télescopes embarqués en satellite, comme le télescope spatial Hubble muni d’un système infra-rouge, les télescopes géants terrestres dont les miroirs atteignent 10m de diamètre comme le Keck à Hawaï, le « Very Large Télescopes» de l’ESO au Chili, équipé d’un système optique d’adaptative qui permet de s’affranchir des turbulences atmosphériques, ont largement contribué au progrès de la science planétaire. D’autre part, l’utilisation des connaissances en sciences en physique nucléaire, électromagnétique, gravifique, relativiste a été déterminante dans les méthodes de détection par effet induit de présence de planètes, notamment celle qui a fourni le plus de résultats, la méthode du « wobbling » , qui consiste en une analyse des ondes radio émises par les étoiles. Elle utilise le principe que des planètes en orbite, provoquent sur l’étoile, du fait de leurs forces gravitationnelles un mouvement de basculement comparable à celui d’une toupie, à une vitesse pouvant aller de 1m/sec, à plusieurs centaines de km/heure. De plus, chaque étoile émet un spectre de rayonnements radio qui lui est propre, provoqué par l’activité électromagnétique des constituants de sa matière. C’est en quelque sorte son identité. Or le mouvement de basculement, va s’inscrire dans ce spectre de rayonnements, « les fanges ou les raies », comme une modification accidentelle, de courte de durée et cyclique. C’est ainsi qu’en 1995, Michel Mayor et Didier Queloz de l’observatoire de Genève purent valider la première exoplanète qui gravite autour de Pégase (Pégase 51) à 40 années-lumière de notre bonne vieille terre, en une période révolution de 4,2 jours. Ils utilisèrent un télescope d’1,20m, muni d’un spectrographe, en Haute Provence.

Ce fût le début d’une manne de découvertes. Parmi elles, on relèvera, le premier système à plusieurs planètes qui fût détecté dans la constellation d’Andromède, Upsilon, le second fût un système à cinq planètes autour de l’étoile 55 A de la constellation du Cancer, étoile double visible avec des jumelles.

Jusqu’à présent, ces moyens d’investigation ne pouvaient que repérer des planètes de taille importante comparables à celle de Jupiter parce que leur masse doit être suffisante pour provoquer un mouvement notoire et détectable de basculement. Cependant, en 2005, des équipes de l’ESO et de la NASA offrirent en observation directe, au télescope VLT et au télescope spatial Spitzer équipé d’un dispositif à infra-rouge, des images exceptionnelles d’exoplanètes. Un mouvement international, Américains, Suisses, Français, Allemands, Japonais et autres pays, allaient permettre des découvertes fabuleuses. Parmi elles, l’observatoire de l’ESO a découvert une planète remarquable par son analogie terrestre, orbitant autour de l’étoile Gliese 581 à 295 Années-lumière ou encore en 2008, une photographie réalisée par le télescope spatial Hubble d’une planète en orbite autour de l’étoile Fomalhaut dans la constellation du Poisson austral,à environ 25 années-lumière. Dernièrement en aout 2010, une équipe européenne de l’observatoire de Genève annonçait l’existence de 5 planètes autour de l’étoile nommée HD10180, visible en hémisphère sud, à 127 années-lumière. C’est un bond dans la conquête des exoplanètes car, après plusieurs mois d’observations sur le télescope de 3,60m de La Silla au Chili équipé d’un spectrographe, il s’avère que ce système est comparable à celui de notre système solaire, en de nombreux points : dimensions, nombre de planètes, âge, température. Les résultats des recherches deviennent de plus en plus prolifiques et précises grâce à l’expérience acquise des méthodes, des bases de données constituées par les chercheurs, par l’extrême sensibilité des instruments. En novembre 2007, l’équipe de « California and Carnegie Planet Search », institution de recherche à San Francisco détecta cinq planètes autour de l’étoile 55 du Cancer. Trois années, ils en validèrent sept grâce notamment aux progrès des mesures de « radio velocity » des mouvements de bascule des étoiles.

Près de 500 planètes ont été découvertes à ce jour, nous en détecterons probablement des millions. Cependant la question de la vie extra-terrestre, de l’existence de végétaux, d’animaux, d’espèces évoluées, d’humains, reste posée. D’un point de vue probabilité, la réponse semble affirmative, sachant qu’il sera aussi probablement impossible de les rencontrer compte-tenu des distances hallucinantes. Dans notre système solaire, l’hypothèse d’une vie a été abandonnée, même si on a retrouvé des acides aminés dans les météorites provenant de l’espace au-delà de Mars. Les conditions de vie propres à la Terre, de taille, de masse, de constitution, d’atmosphère, de présence d’eau n’ont pu être vérifiées dans le système solaire. Mais au-delà, dans cette immensité de galaxies,de milliards d’étoiles, des êtres vivants nous observent-ils? Or il existe des exoplanètes. C’était un premier pas pour enfin postuler que l’homme n’est pas seul dans l’univers. Franck Marchis chercheur astrophysicien à la SETI institute et à l’université de Berkeley San Francisco, n’a t-il pas, avec une pointe de poésie, annoncé dans un de ses articles le rapprochement de la réalité à la fiction et qu’ainsi la civilisation de Pandora du film Avatar plus qu’une illusion, deviendrait un possible.

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