Un rendu du télescope de trente mètres qui sera utilisé pour rechercher des biosignatures sur les exoplanètes. Il pourrait être opérationnel d'ici la fin des années 2020. Caltech/IPAC-TMT La recherche de la vie extraterrestre est sans doute l'entreprise scientifique la plus profonde de notre temps. Si la biologie extraterrestre est trouvée sur un autre monde en orbite autour d'une autre étoile, nous saurons enfin que la vie est possible au-delà de notre système solaire.
La recherche d'indices de biologie extraterrestre sur des mondes lointains n'est cependant pas facile. Mais une équipe d'astronomes développe une nouvelle technique à utiliser par la prochaine génération de télescopes puissants, leur permettant de mesurer avec précision les produits chimiques dans les atmosphères des exoplanètes. L'espoir, bien sûr, est de trouver des preuves de la vie extraterrestre.
Cette recherche approfondie a été récemment mise en lumière par la découverte de sept petits mondes extraterrestres en orbite autour du minuscule, étoile naine rouge TRAPPIST-1. Trois de ces exoplanètes orbitent dans la soi-disant "zone habitable" de l'étoile. C'est la région entourant toute étoile où il ne fait ni trop chaud ni trop froid pour que de l'eau liquide existe sur un corps planétaire.
Sur Terre, où il y a de l'eau liquide il y a de la vie, donc si l'un des mondes habitables de TRAPPIST-1 possède de l'eau, ils pourraient avoir la vie, trop.
Le potentiel vital de TRAPPIST-1 reste de la pure spéculation, toutefois. Même si ce fascinant système stellaire est dans notre arrière-cour galactique, nous n'avons aucune idée si l'eau existe dans l'une des atmosphères de ces mondes. Réellement, on ne sait même pas s'ils ont des ambiances ! Tout ce que nous savons, c'est le temps que mettent les exoplanètes pour orbiter autour de l'étoile et leur taille physique.
Vue d'artiste de l'une des exoplanètes de TRAPPIST-1. M. Kornmesser/ESO "La première détection de biosignatures sur d'autres mondes pourrait être l'une des découvertes scientifiques les plus importantes de notre vie, " dit Garreth Ruane, astronome au California Institute of Technology (Caltech). "Ce sera un pas important vers la réponse à l'une des plus grandes questions de l'humanité :" Sommes-nous seuls ? " "
Ruane travaille au Laboratoire de technologie des exoplanètes de Caltech, ou ET Lab, qui développe de nouvelles stratégies pour rechercher des biosignatures exoplanétaires, comme les molécules d'oxygène et le méthane. Typiquement, des molécules comme celles-ci sont très réactives avec d'autres produits chimiques, ce qui signifie qu'ils se décomposent rapidement dans les atmosphères planétaires. Donc, si les astronomes détectent "l'empreinte digitale" spectroscopique du méthane dans l'atmosphère d'une exoplanète, cela pourrait signifier que des processus biologiques extraterrestres produisent la substance.
Malheureusement, nous ne pouvons pas simplement saisir le télescope le plus puissant du monde et le pointer sur TRAPPIST-1 pour voir si l'atmosphère de ces planètes contient du méthane.
"Afin de détecter des molécules dans l'atmosphère des exoplanètes, les astronomes doivent pouvoir analyser la lumière de la planète sans être complètement submergés par la lumière de l'étoile voisine, " dit Ruane.
Heureusement, les étoiles naines rouges (ou naines M) comme Trappist-1 sont cool et sombres, le problème d'éblouissement est donc moins aigu. Et comme ces étoiles sont le type d'étoile le plus courant dans notre galaxie, les naines rouges sont l'endroit où les astronomes cherchent d'abord à faire cette découverte historique.
Les astronomes utilisent un instrument connu sous le nom de "coronagraphe" pour isoler la lumière stellaire réfléchie qui rebondit sur une exoplanète voisine. Une fois que le coronographe se met à zéro sur la faible lumière d'une exoplanète, un spectromètre à basse résolution analyse ensuite les "empreintes digitales" chimiques de ce monde. Malheureusement, cette technologie se limite à étudier uniquement les plus grosses exoplanètes en orbite loin de leurs étoiles.
La nouvelle technique d'ET Lab utilise un coronographe, des fibres optiques et un spectromètre haute résolution, tous travaillant ensemble pour éliminer l'éclat d'une étoile tout en capturant une empreinte chimique extrêmement détaillée de tous les mondes en orbite. Cette technique est connue sous le nom de « coronagraphie à haute dispersion » (HDC), et cela pourrait révolutionner notre compréhension de la diversité des atmosphères exoplanétaires. Des articles détaillant la méthode seront bientôt publiés dans The Astrophysical Journal et The Astronomical Journal.
La configuration HDC dans le laboratoire, l'équipement est à peu près de la même taille que ce qui serait installé dans un télescope, mais serait arrangé différemment. Caltech/IPAC-TMT "Ce qui rend la méthode HDC si puissante, c'est que la signature spectrale de la planète peut être détectée, même quand il est encore enfoui dans l'éclat de l'étoile après le coronographe, " Ruane raconte HowStuffWorks. " Cela permet de détecter des molécules dans l'atmosphère des planètes qui sont extrêmement difficiles à imager.
"L'astuce consiste à diviser la lumière en plusieurs couleurs et à créer ce que les astronomes appellent un spectre à haute résolution, ce qui permet de distinguer la signature de la planète de celle de la lumière résiduelle des étoiles."
Il ne manque plus qu'un puissant télescope auquel attacher le système.
À la fin des années 2020, le télescope de trente mètres deviendra le plus grand télescope optique au sol au monde et, lorsqu'il est utilisé en conjonction avec HDC, les astronomes pourront bientôt étudier les atmosphères de mondes potentiellement habitables en orbite autour des naines rouges.
"La détection d'oxygène et de méthane dans l'atmosphère de planètes de la taille de la Terre en orbite autour de naines M similaires à Proxima Centauri b avec TMT sera extrêmement excitante, " dit Ruane. " Nous avons encore beaucoup à apprendre sur l'habitabilité potentielle de ces planètes, mais cela indiquerait peut-être qu'il pourrait y avoir des planètes similaires à la Terre en orbite autour de nos plus proches voisins stellaires. »
On estime que 58 milliards d'étoiles naines rouges vivent dans notre galaxie, et on sait que la plupart accueilleront des planètes, Ainsi, lorsque le télescope de trente mètres sera en ligne, les astronomes sont peut-être sur le point de découvrir cette empreinte de biosignature très recherchée.
Maintenant c'est procheEn 2016, les astronomes ont découvert une exoplanète de la taille de la Terre en orbite autour de la naine M la plus proche de la Terre, Proxima Centauri. Proxima b orbite également dans la zone habitable de son étoile, ce qui en fait une cible de choix pour la recherche de vie extraterrestre et, à une distance d'un peu plus de quatre années-lumière, c'est aussi une destination interstellaire alléchante que les humains pourront éventuellement visiter à l'avenir.
