Quelque part dans l'immensité de l'univers, une autre planète habitable existe probablement. Et ce n'est peut-être pas si loin – astronomiquement parlant – de notre propre système solaire.

Distinguant la lumière de cette planète de son étoile, cependant, peut être problématique. Mais une équipe internationale dirigée par le physicien de l'UC Santa Barbara Benjamin Mazin a développé un nouvel instrument pour détecter les planètes autour des étoiles les plus proches. Il s'agit de la caméra supraconductrice la plus grande et la plus avancée au monde. Le travail de l'équipe apparaît dans le journal Publications de la Société d'astronomie du Pacifique .

Le groupe, qui comprend Dimitri Mawet du California Institute of Technology et Eugene Serabyn du Jet Propulsion Laboratory de Pasadena, Californie, a créé un appareil nommé DARKNESS (le DARK-speckle Near-infrared Energy-resolving Superconducting Spectrophotometer), les 10 premiers, Spectrographe de champ intégral de 000 pixels conçu pour surmonter les limites des détecteurs à semi-conducteurs traditionnels. Il utilise des détecteurs d'inductance cinétique hyperfréquence qui, en conjonction avec un grand télescope et un système d'optique adaptative, permettre l'imagerie directe des planètes autour des étoiles proches.

"Prendre une photo d'une exoplanète est extrêmement difficile car l'étoile est beaucoup plus brillante que la planète, et la planète est très proche de l'étoile, " dit Mazin, qui détient la chaire Worster en physique expérimentale à l'UCSB.

Financé par la National Science Foundation, DARKNESS est une tentative de surmonter certains des obstacles techniques à la détection des planètes. Il peut prendre l'équivalent de milliers d'images par seconde sans aucun bruit de lecture ni courant d'obscurité, qui sont parmi les principales sources d'erreur dans d'autres instruments. Il a également la capacité de déterminer la longueur d'onde et l'heure d'arrivée de chaque photon. Cette information dans le domaine temporel est importante pour distinguer une planète de la lumière diffusée ou réfractée appelée mouchetures.

"Cette technologie abaissera le plancher de contraste afin que nous puissions détecter les planètes plus faibles, " a expliqué Mazin. " Nous espérons approcher la limite de bruit photonique, ce qui nous donnera des taux de contraste proches de 10 ^-8 , nous permettant de voir des planètes 100 millions de fois plus faibles que l'étoile. A ces niveaux de contraste, nous pouvons voir certaines planètes en lumière réfléchie, qui ouvre un tout nouveau domaine de planètes à explorer. Ce qui est vraiment excitant, c'est qu'il s'agit d'un éclaireur technologique pour la prochaine génération de télescopes."

Conçu pour le télescope Hale de 200 pouces de l'observatoire Palomar près de San Diego, Californie, DARKNESS agit à la fois comme une caméra scientifique et comme un capteur de front d'onde à plan focal, mesurer rapidement la lumière puis renvoyer un signal à un miroir en caoutchouc qui peut prendre une nouvelle forme 2, 000 fois par seconde. Ce processus nettoie la distorsion atmosphérique qui fait scintiller les étoiles en supprimant la lumière des étoiles et en permettant des rapports de contraste plus élevés entre l'étoile et la planète.

Au cours de la dernière année et demie, l'équipe a utilisé DARKNESS sur quatre pistes à Palomar pour résoudre les bugs. Les chercheurs reviendront en mai pour prendre plus de données sur certaines planètes et démontrer leurs progrès dans l'amélioration du rapport de contraste.

"Notre espoir est qu'un jour nous pourrons construire un instrument pour le télescope de trente mètres prévu pour le Mauna Kea sur l'île d'Hawaï ou La Palma, " dit Mazin. " Sur ce, nous pourrons prendre des photos de planètes dans les zones habitables des étoiles voisines de faible masse et rechercher la vie dans leurs atmosphères. C'est l'objectif à long terme et c'est une étape importante dans cette direction."