Pour répondre à des questions importantes sur les systèmes planétaires, comme si notre système solaire est un phénomène rare ou si la vie existe sur des planètes autres que la Terre, La NASA devrait diriger une grande mission d'imagerie directe – un télescope spatial avancé – capable d'étudier des exoplanètes semblables à la Terre en orbite autour d'étoiles similaires au soleil, dit un nouveau rapport mandaté par le Congrès par les National Academies of Sciences, Ingénierie, et Médecine.
L'étude des exoplanètes - des planètes en dehors de notre système solaire qui orbitent autour d'une étoile - a fait des découvertes remarquables au cours de la dernière décennie. Le rapport identifie deux objectifs primordiaux dans ce domaine scientifique :
Sur la base de ces objectifs, le comité qui a rédigé le rapport a constaté que notre connaissance actuelle de la gamme des caractéristiques des planètes en dehors du système solaire est substantiellement incomplète. Une approche holistique pour étudier l'habitabilité des exoplanètes, en utilisant à la fois la théorie et les observations, sera finalement nécessaire de rechercher des preuves de la vie passée et présente ailleurs dans l'univers.
Alors que le comité a reconnu que le développement d'une capacité d'imagerie directe nécessitera d'importants investissements financiers et une longue échéance pour voir les résultats, l'effort favorisera le développement de la communauté scientifique et de la capacité technologique à comprendre une myriade de mondes. Pour détecter un système analogue à notre propre système Terre-Soleil, le rapport recommande l'utilisation d'instruments permettant l'imagerie directe d'une exoplanète en bloquant la lumière émise par les étoiles mères, comme un coronographe ou un abat-jour.
En outre, l'astronomie au sol - rendue possible par deux télescopes dirigés par les États-Unis - jouera également un rôle central dans l'étude de la formation des planètes et des mondes potentiellement terrestres, dit le rapport. Le futur télescope géant de Magellan (GMT) et le télescope de trente mètres (TMT) proposé permettraient de profonds progrès dans l'imagerie et la spectroscopie – absorption et émission de lumière – de systèmes planétaires entiers. Ils pourraient également détecter l'oxygène moléculaire dans les planètes terrestres tempérées en transit autour d'étoiles proches et petites, dit le rapport.
Le comité a souligné que la feuille de route technologique pour permettre le plein potentiel de GMT et TMT dans l'étude des exoplanètes a besoin d'investissements, et devrait tirer parti du réseau existant de centres et de laboratoires américains. À cette fin, le rapport recommande que la National Science Foundation investisse à la fois dans des télescopes et dans leurs instruments d'exoplanètes pour fournir un accès tout le ciel à la communauté américaine.
Alors que des missions comme le vaisseau spatial Kepler ont caractérisé une population remarquable de planètes relativement proches de leurs étoiles, notre connaissance des mondes aux confins de l'univers fait cruellement défaut, dit le comité. Le rapport dit WFIRST, la grande mission spatiale qui a reçu la plus haute priorité dans l'enquête décennale 2010 des Académies, jouera deux rôles extrêmement précieux :premièrement, il permettra d'étudier des planètes plus éloignées de leurs étoiles que celles étudiées par Kepler et d'autres missions. Seconde, il permettra une grande mission d'imagerie directe.
Bien que la méthode de la vitesse radiale - qui mesure le déplacement de l'étoile lorsqu'elle orbite autour du centre de masse du système planétaire - continuera à fournir des informations essentielles sur la masse et l'orbite, ses mesures sont actuellement limitées par les variations de la surface de l'étoile et le calibrage imparfait des instruments, dit le rapport. De nouveaux instruments installés sur de grands télescopes, des allocations substantielles de temps d'observation, et la collaboration entre observateurs et théoriciens sont quelques-unes des conditions du progrès. Développer ces méthodes et installations pour mesurer les masses des planètes telluriques tempérées en orbite autour d'étoiles semblables au soleil, La NASA et la NSF devraient établir une initiative stratégique sur les vitesses radiales extrêmement précises.
En outre, La NASA devrait créer un mécanisme pour collecter systématiquement des données sur les atmosphères des exoplanètes au début de la mission du télescope spatial James Webb. Le comité a également recommandé de s'appuyer sur le modèle de l'initiative de collaboration interdisciplinaire de la NASA – Nexus for Exoplanet Science System – en soutenant un effort de recherche interdivisionnaire invitant des propositions de recherche interdisciplinaire.
Le comité a demandé à la NASA de soutenir un solide programme d'investigateur individuel qui comprend des subventions pour des études théoriques, laboratoire, et des investigations télescopiques au sol pour réaliser pleinement les bénéfices scientifiques des missions exoplanètes. Le rapport reconnaît également que la discrimination et le harcèlement existent au sein de la main-d'œuvre scientifique et peuvent affecter la communauté de recherche sur les exoplanètes, faisant obstacle à la participation des personnes de certains groupes démographiques. Pour maximiser le potentiel scientifique et les opportunités d'excellence, les institutions et les organisations devraient prendre des mesures concrètes pour éliminer la discrimination et le harcèlement et pour recruter et retenir de manière proactive des scientifiques issus de groupes sous-représentés.
