vendredi 29 avril 2016

Exoplanètes : Kepler teste une nouvelle méthode de détection

Une équipe d’astronomes a été tout particulièrement soulagée d’apprendre le retour en fonctionnement normal du télescope chasseur d’exoplanètes Kepler suite à  sa mise en mode d’urgence impromptue apparue au début du mois d’avril : l’équipe qui l’utilise pour trouver des exoplanètes avec une nouvelle technique, les microlentilles gravitationnelles.


L’arrêt brutal du fonctionnement de Kepler avait eu lieu seulement quelques heures avant le début de la campagne d’observation des microlentilles gravitationnelles prévue pour durer 80 jours. Tout étant désormais rentré dans l’ordre, cette campagne a enfin pu commencer.
Le télescope Kepler (NASA)
L’effet de lentille gravitationnelle est un effet prédit par la théorie de la relativité générale, qui indique que les rayons lumineux se déplacent en suivant les géodésiques de l’espace-temps, les mailles de ce grand filet élastique qui est déformé par les masses qui s’y trouvent. La lumière ne voyage donc pas en ligne droite mais est déviée par la présence d’objets massifs. Les premiers effets de lentille gravitationnelle ont été observés avec des cas impliquant des très grandes masses comme celles d’amas de galaxies, qui peuvent produire d’importantes déformations de la forme de galaxies situées en arrière-plan de la masse-lentille. Mais si l’effet de lentille gravitationnelle est ainsi appelé, c’est qu’il ne produit pas uniquement une déformation de la trajectoire des photons, mais il induit aussi une focalisation des rayons lumineux, qui peut avoir pour effet une augmentation de l’intensité lumineuse de l’objet lointain situé derrière la masse-lentille.
L’effet de lentille gravitationnelle existe à toutes les échelles. La masse d’une simple étoile est suffisante pour défléchir suffisamment la lumière d’une étoile située plus loin derrière elle pour que la luminosité de cette dernière soit augmentée artificiellement. C’est ce qu’on appelle les microlentilles gravitationnelles.
Et le télescope Kepler est capable de détecter des sursauts de luminosité si faibles qu’il devrait être capable de déceler ce phénomène non seulement quand il est produit par des étoiles, mais aussi par des planètes. C’est le passage d’une étoile (entourée d’une  ou plusieurs planètes) devant une autre étoile située beaucoup plus loin, telle qu’elle est vue depuis la Terre, qui permettra à Kepler d’observer ces phénomènes de microlentille en mesurant l’évolution de la luminosité sur plusieurs semaines.
Le phénomène de microlentille gravitationnelle a été utilisé dès les années 1980 pour rechercher des astres sombres, des naines brunes. La recherche par cette méthode de corps plus petits comme des planètes  a été mise en œuvre à la fin des années 1990 à partir de télescopes terrestres, comme le programme OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) qui exploite les instruments de l’observatoire chilien de Las Campanas. Les astrophysiciens doivent suivre des millions d’étoiles durant plusieurs mois pour trouver un seul effet de microlentille. Et parmi ces événements de microlentille, la très grande majorité (99%) est dûe à une étoile seule, le pourcent restant montrant une courbe de lumière avec un petit pic accompagnant le pic principal, qui signe la présence probable d’une planète.
Exemple d'une courbe de lumière d'une microlentille gravitationnelle
produite par une étoile accompagnée d'une planète, le petit pic
signe la présence de la planète (Caltech)
Le gros avantage des microlentilles gravitationnelles par rapport aux autres méthodes de détection des exoplanètes comme celle du transit habituellement exploitée par Kepler, est qu’elle n’est pas seulement sensible aux planètes ayant une orbite très proche de leur étoile. Les effets de microlentille peuvent être observés sur des planètes très éloignées de leur étoile, voire des planètes esseulées, errant dans le milieu interstellaire, et qui pourraient être très nombreuses selon certains astrophysiciens.
Jusqu’à aujourd’hui, les télescopes terrestres ont permis de trouver environ 60 exoplanètes par cette méthode, mais les astronomes espèrent en trouver d’avantage avec Kepler.

On se souvient que Kepler a subi une avarie de ses roues gyroscopiques en 2013, qui l’empêche désormais de se positionner dans n’importe quelle position. Les ingénieurs de la NASA ont trouvé le moyen de continuer à l’utiliser malgré son handicap, en le stabilisant grâce au vent solaire, mais il doit du coup pointer toujours vers la même direction, qui ne varie qu’en fonction des saisons. D’avril à juillet, le champ de vue de Kepler se situe dans la direction du bulbe de notre galaxie, peuplé de nombreuses étoiles, et donc un terrain de chasse idéal pour débusquer des microlentilles gravitationnelles.
Et Kepler ne va pas travailler seul : les astronomes ont eu l’idée d’utiliser le fait que Kepler se trouve à plus de 100 millions de kilomètres de la Terre (sur une orbite autour du Soleil), pour comparer ses mesures avec des mesures enregistrées par une trentaine de télescopes terrestres répartis sur tous les continents. L’observation des mêmes microlentilles simultanément avec Kepler et sur Terre permettra de mesurer la distance du système planétaire qui en est la cause par la mesure de parallaxe. Et les astronomes ont même prévu de faire mieux, car avec un calcul de parallaxe plus complexe impliquant la comparaison des courbes de lumière obtenues avec les différents télescopes, ils pourront déduire la masse du système lentille (étoile+ planète).

Steve Howell, du Ames Research Center de la NASA, et membre de la mission scientifique Kepler, estime que le télescope devrait permettre d’observer durant cette campagne environ 100 microlentilles, dont la moitié pourraient être dûes à des planètes vagabondes et l’autre moitié à des étoiles, dont seule une petite fraction montrerait la présence de planètes en orbite.
Les chercheurs exploiteront tout ce qu’ils trouveront avec Kepler, en attendant la mise en service vers 2025 du futur télescope spatial WFIRST (Wide-Field Infrared Survey Telescope), qui a d’ores et déjà les microlentilles dans son programme de recherche d'exoplanètes, et qui pourrait révolutionner le domaine dans la prochaine décennie, dans les pas du pionnier Kepler.

Source : 
Kepler enlists relativity to find planets
Daniel Clery
Science  29 Apr 2016: Vol. 352, Issue 6285, pp. 504-505

2 commentaires :

blackhole a dit…

"l’équipe qui l’utilise pour trouver des exoplanètes avec une nouvelle technique, les microlentilles gravitationnelles."
Cette phrase porte à confusion, ici on parle d'une nouvelle technique en utilisant Kepler.
La 1ere découverte d'un exoplanète avec cette technique date de 2004.

Dr Eric SIMON a dit…

La confusion n'est que courte durée car je parle d'OGLE un peu plus loin dans le texte...