Avec un nouveau télescope situé sur un plateau pittoresque à Tenerife, Espagne, Les planétologues du MIT disposent désormais d'un moyen supplémentaire de rechercher des exoplanètes de la taille de la Terre. Artémis, le premier télescope au sol de l'Observatoire Nord de SPECULOOS (SNO), rejoint un réseau de télescopes robotiques de classe 1 mètre dans le cadre du projet SPECULOOS (Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars), qui est dirigée par Michael Gillon à l'Université de Liège en Belgique et réalisée en collaboration avec le MIT et plusieurs autres institutions et bailleurs de fonds. Artemis est le dernier produit d'une collaboration avec le Département de la Terre du MIT, Sciences de l'atmosphère et des planètes (EAPS). Les autres télescopes du réseau qui composent l'Observatoire austral SPECULOOS, nommés Io, Europe, Ganymède, et Callisto après les quatre lunes galiléennes de Jupiter - sont opérationnels à l'observatoire de Paranal au Chili, scrutant activement le ciel à la recherche d'exoplanètes dans l'hémisphère sud.

Ensemble, ces télescopes SPECULOOS chercheront des planètes terrestres tournant très faiblement, étoiles proches, appelés nains ultra-froids, et le nouveau télescope Artemis permettra au groupe de recherche d'étendre la recherche dans le ciel de l'hémisphère nord. Artemis a été dévoilé aujourd'hui lors d'un événement d'inauguration auquel ont assisté des scientifiques et des dignitaires du MIT, l'Université de Liège, et l'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) à Tenerife. Artemis a été financé par les donateurs du MIT Peter A. Gilman, la Fondation Heising-Simons, et Colin et Leslie Masson, avec le soutien complémentaire du Ministère de l'Enseignement Supérieur de la Fédération Wallonie-Bruxelles, et la Fondation Balzan.

Avant la conception des télescopes SPECULOOS, les chercheurs avaient déjà établi la preuve de concept de cette technique avec un projet utilisant un petit télescope au sol situé à La Silla, Chili, connu sous le nom de TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope). Avec le télescope TRAPPIST, les chercheurs ont examiné un échantillon limité de 50 étoiles cibles et ont découvert le système TRAPPIST-1, qui se compose de sept planètes terrestres en orbite autour de leur cool, étoile ultra-naine. À ce jour, ce sont les seules planètes connues qui sont à proximité, De la taille de la Terre, tempéré, et se prêtant à une future caractérisation atmosphérique, les distinguant des découvertes précédentes d'exoplanètes. Le groupe SPECULOOS s'appuie sur ce projet antérieur avec son nouveau réseau de télescopes pour scanner une plus grande partie du ciel à la recherche d'exoplanètes similaires de la taille de la Terre, et fournir plus d'objectifs qui peuvent être évalués pour l'habitabilité et potentiellement des signes de vie à l'avenir.

Julien de Wit est maître de conférences à l'EAPS, Collaborateur SPECULOOS, Chercheur principal d'Artémis, et chercheur principal du SNO avec Gillon. En tant que post-doctorant dans le groupe de la professeure MIT Sara Seager, il a travaillé avec Gillon et l'équipe TRAPPIST pour identifier et caractériser le système TRAPPIST-1. Plus tard, il a dirigé l'expansion de l'entreprise SPECULOOS dans l'hémisphère nord. EAPS a récemment discuté avec de Wit des capacités d'Artemis et de ce que nous pouvons nous attendre à trouver avec le projet SPECULOOS.

Q :Parlez-nous du nouveau télescope Artemis. Pourquoi est-ce particulièrement excitant ?

R :Le premier télescope de l'Observatoire Nord de SPECULOOS s'appelle Artemis, construit et détenu par le MIT, après la déesse grecque de la chasse, la nature sauvage, la lune, ce qui semblait approprié alors que nous recherchons des planètes et des signes de vie.

Artemis est situé sur l'île espagnole des Canaries de Tenerife à environ 150 miles au large des côtes du Maroc. Le SNO est construit au sein de l'Observatoire du Teide, qui est un observatoire astronomique près du volcan Teide, 2, 400 mètres au-dessus du niveau de la mer et exploité par l'Insituto de Astrofisica de Canarias. L'emplacement, qui abrite l'un des premiers grands observatoires internationaux, bénéficie d'excellentes conditions astronomiques pour l'observation.

En ce qui concerne le télescope lui-même, il mesure environ 4 mètres de haut, avec une qualité optique inférieure à 0,8 sec d'arc et un champ de vision, 12 minutes d'arc sur 12 minutes d'arc. Artémis, qui a été construit par la société allemande ASTELCO, a un support de robot, et ses détecteurs sont très sensibles aux longueurs d'onde du proche infrarouge que nous trouvons émanant de ces étoiles naines ultra-froides. Nous l'exploiterons à distance depuis le MIT ou tout autre institut collaborateur.

Avec TRAPPISTE, nous avons démontré une preuve de concept - confirmant que les étoiles naines ultra-froides ont la capacité d'héberger des planètes - et étudions les atmosphères de ces planètes TRAPPIST-1 avec le télescope spatial Hubble. À ce jour, il n'y a pas d'autres planètes tempérées de la taille de la Terre qui seraient des cibles aussi exquises pour l'étude atmosphérique. Cela a justifié une pleine expansion avec le projet SPECULOOS.

Les télescopes comme celui-ci offrent deux avantages d'observation importants. Une, en raison de rapports de surface planète-étoile similaires, le signal que nous obtiendrons d'une planète de la taille de la Terre transitant par une étoile naine ultra-froide sera similaire à celui d'une planète de la taille de Jupiter croisant devant une étoile semblable au soleil. Deux, le voisinage de leur zone habitable, en raison de leur petite taille et de leur température, signifie que les planètes habitables auront de petites périodicités de transit, semblable aux géantes gazeuses, qui sont en orbite rapprochée autour d'étoiles de type solaire. Cela signifie que chaque étoile nécessitera moins de temps de surveillance, et que la recherche de transit ciblant environ 1, 200 étoiles ultra-froides les plus proches pourraient être réalisées dans environ 10 ans avec quatre télescopes balayant chaque hémisphère.

Q :Quel est le but d'Artémis, et combien d'exoplanètes estimez-vous pouvoir être évaluées par le nouvel Observatoire du Nord SPECULOOS du MIT ?

A :Au cours de chaque nuit, nous allons rassembler des images d'une partie spécifique du ciel, focalisé sur nos étoiles cibles afin de rechercher une baisse de luminosité caractéristique d'un transit planétaire.

L'objectif du télescope Artemis est de regarder les quelque 800 étoiles naines ultra-froides les plus proches situées dans le ciel du nord (et une partie du ciel austral) pour trouver des planètes de la taille de la Terre qui peuvent avoir un climat tempéré et se prêter à d'autres caractérisation approfondie avec la prochaine génération d'observatoires, tels que le télescope spatial James Webb (JWST) et les télescopes extrêmement grands. Ceux-ci pourront nous en dire plus sur leur ambiance, climat, et quelles molécules pourraient être présentes sur eux. Nous attendons avec confiance d'identifier une quinzaine de planètes tempérées avec le réseau SPECULOOS, et le faire dans un délai pertinent, qui permettra d'étudier leurs atmosphères avec le JWST, qui devrait être lancé en 2021 et durer 10 ans.

En outre, nous étendrons le champ d'action d'Artemis. Nous prévoyons de faire un suivi de certaines des planètes candidates les plus délicates (planètes terrestres autour de petites naines M) identifiées par la mission de la NASA TESS [Transiting Exoplanet Survey Satellite] dirigée par le MIT, car Artemis a des zones de visualisation 100 fois plus grandes. Nous pourrons également étudier les astéroïdes, comètes, et autres objets, telles que les observations de l'occultation du Quaoar, avec d'autres scientifiques du MIT et de l'extérieur de l'Institut.

Q :Vous avez mentionné qu'Artemis est le premier télescope de l'Observatoire Nord de SPECULOOS. Cela signifie-t-il que d'autres télescopes pourraient être ajoutés au réseau SPECULOOS à l'avenir ?

R : Oui, nous espérons construire l'Observatoire Nord de SPECULOOS et ajouter des télescopes pour accompagner Artemis. En réalité, nous avons déjà construit une plateforme supplémentaire prête à héberger un jumeau à Artemis, dès que nous aurons trouvé des financements supplémentaires. Notre accord avec l'Observatoire du Teide réserve un espace pour accueillir jusqu'à trois télescopes supplémentaires. Cela nous permettra d'étudier en profondeur toutes les étoiles naines ultra-froides les plus proches et de terminer le relevé de l'hémisphère Nord à temps pour effectuer la caractérisation atmosphérique de leurs planètes en transit avec le JWST.

Avec SPECULOOS, nous faisons de notre mieux pour permettre l'identification d'habitats au-delà de la Terre au cours de la prochaine décennie. Notre équipe est impatiente de partager « les premières lumières » avec nos donateurs et le public, et c'est un privilège pour le MIT de travailler avec nos partenaires internationaux sur cette aventure passionnante.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.