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Planète, cherche zone habitable en dehors du système solaire…

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Planète, cherche zone habitable en dehors du système solaire…

Profession « chasseur » de planètes extrasolaires

 

La fin des années 1990 a été marquée par la mise au jour des premières planètes en orbite autour d’étoiles autres que le Soleil. Arnaud Cassan, maître de conférences à l’UPMC et chercheur à l’Institut d’astrophysique de Paris (UPMC/CNRS), recherche de nouveaux systèmes planétaires dans la Voie Lactée. Pour ce faire, il utilise une méthode d'observation des exoplanètes fondée sur l'effet de microlentille gravitationnelle. Il présente ses activités de recherche et d’enseignement en physique, astronomie et astrophysique à Jussieu et à l’IAP.

 

Pourquoi la quête du « Graal intersidéral » fait-elle l’objet d’un engouement aussi fort ?

Arnaud Cassan. L’interrogation sur la présence d’autres mondes ne date pas d’hier. La question déjà âprement débattue dans l’Antiquité, a longtemps hanté les pensées de Giordano Bruno puis celles de Galilée, pour toucher le commun des mortels à la fin du XIXe siècle, avec notamment Camille Flammarion qui se posait la question de la pluralité des mondes habités.

 

Les prémisses d’existence de planètes au-delà des limites de notre système solaire sont apparues dans les années 1980, avec l’observation dans les longueurs d’ondes infrarouges de disques de poussière autour de certaines étoiles.

 

À quoi servent l’identification et le recensement des exoplanètes ?

A. C. La détection d'exoplanètes ne vise pas uniquement à produire de belles images. Si l’on recueille la lumière émise par la planète, il devient par exemple possible de l'analyser par spectrométrie et d'en déduire la composition chimique de son atmosphère. On peut également y rechercher des indicateurs de présence d'eau, d'oxygène et de gaz carbonique, possibles indicateurs d’une forme de vie.

 

Quelles sont les méthodes de détection à l’Âœuvre aujourd’hui ?

A. C. La détection des planètes extrasolaires posent de nombreux défis techniques. Les planètes sont, au contraire des étoiles, des objets faiblement lumineux car elles ne tirent pas d'énergie de la fusion de l'hydrogène en hélium. L'observation télescopique directe des exoplanètes est donc rendue très difficile par cette faible luminosité associée à la proximité de leur étoile brillante. C'est un peu comme si on essayait de distinguer une luciole dans la lumière d'un réverbère à des milliers de kilomètres de distance !

 

Ainsi, la quasi-totalité des exoplanètes connues à ce jour a-t-elle été détectée de manière indirecte, c'est-à-dire par l'observation des perturbations qu'elles induisent sur le mouvement ou la luminosité de leurs étoiles. Plusieurs techniques observationnelles se sont très rapidement développées pour explorer ce nouveau champ de recherche : vélocimétrie radiale, transits, microlentilles gravitationnelles, imagerie directe, astrométrie, chronométrage de pulsars…

 

Une planète par étoile. Vue d'artiste représentant des planètes en orbite autour d'étoiles dans la Voie Lactée. © ESO/M. Kornmesser

 

OGLE 2005-BLG-390Lb… Pouvez-vous traduire ?

A. C. Mes premiers travaux ont porté sur l’étude des modèles de microlentille et le développement d’un code de modélisation original, pierre angulaire de l’interprétation de courbes de lumière souvent très complexes. J’ai également effectué de nombreuses campagnes d’observations intensives (Chili, Afrique du Sud, Tasmanie), totalisant ainsi plus d’une centaine de nuits d’observations. En 2005, nous avons réalisé la détection de la toute première super-Terre glacée, OGLE 2005-BLG-390Lb. Depuis, près d’une quarantaine planètes ont été découvertes par effet de microlentille.

 

Dans un article publié il y a quelques mois dans la revue Nature, vous avez établi qu’il existerait une planète au moins par étoile ?

A. C. Grâce à une étude statistique basée sur 6 années d’observations de microlentilles entre 2002 et 2007, nous avons en effet estimé qu’environ un sixième des étoiles de notre Galaxie seraient accompagnées d’un Jupiter, que la moitié d’entre elles seraient accompagnées d’une planète comme Neptune, et qu’environ deux tiers d’entre elles abriteraient une super-Terre. En moyenne, il existerait ainsi dans notre Voie Lactée au moins une planète par étoile. Les planètes sont donc la règle, plutôt que l’exception.

 

Votre activité d’enseignement sur les sites de l’UPMC et de l’IAP vous permet de transmettre aux étudiants votre expertise et vos connaissances.

A. C. Pour l’année universitaire 2013-2014, j’interviens en Licence 1, Licence 3 et dans deux Master 2 Recherche (M2 « Astronomie, Astrophysique et Ingénierie Spatiale », et M2 Parcours « Planétologie d’Île-de-France »). Dans ces deux derniers cours, je rentre dans le détail des principaux mécanismes physiques qui président à la formation des systèmes planétaires, et je décris comment fonctionnent les principales techniques observationnelles qui permettent de détecter ces planètes en dehors de notre Système solaire. En plus de diffuser ces grands principes, les cours sont nécessairement ancrés dans l’actualité riche des découvertes, qui rend ces enseignements particulièrement vivants.

 

Pour en savoir plus :

Institut d’astrophysique de Paris (IAP, UPMC/CNRS)Nouvelle fenêtre

 

L’Institut d’astrophysique de Paris célèbre ses 75 ans en 2013. L'Institut d'astrophysique de Paris (IAP) est une unité mixte de recherche de l'UPMC et du CNRS. L'IAP est devenu un Observatoire des Sciences de l'Univers en décembre 2005, ce qui lui confère le rang d'École interne au sein de l'UPMC.

 

Laboratoire d'interface entre deux disciplines, l'IAP regroupe des astrophysiciens du secteur des sciences de l'Univers et des physiciens théoriciens du secteur des sciences physiques et mathématiques. Les recherches conduites à l'IAP portent sur les domaines de pointe de l'astrophysique : la formation des systèmes planétaires et la recherche de planètes extrasolaires, la physique stellaire, l'évolution des galaxies, les structures à grande échelle, la cosmologie observationnelle et théorique de l'Univers primordial et les phénomènes d'énergies extrêmes. Les chercheurs de l'IAP sont à la fois des observateurs, des modélisateurs et des théoriciens. Leurs recherches s'appuient sur de grands programmes observationnels, des calculs numériques intensifs, ou même des calculs analytiques poussés. L'IAP compte 132 chercheurs, ingénieurs, techniciens, administratifs, post-doctorants et doctorants, et accueille régulièrement de nombreux stagiaires et visiteurs étrangers.

 

Il héberge le Master 2 spécialité « Astronomie, Astrophysique et Ingénierie Spatiale » et l'antenne UPMC de l'École doctorale d'astronomie et d'astrophysique d'Île-de-France (ED 127). Il entretient des liens de partenariat privilégiés avec l'Observatoire de Paris, situé sur le même campus. Depuis 1988, il héberge le secrétariat général de l’Union Astronomique Internationale (UAI) L'IAP participe activement à la diffusion de la science, en particulier par l'organisation de conférences publiques chaque premier mardi du mois.

 

Le catalogue des planètes extrasolairesNouvelle fenêtre

 

Master 2 recherche : « Détection des planètes extrasolaires et formation des planètes »Nouvelle fenêtre (Astronomie, Astrophysique et Ingénierie Spatiale)

 

Master 2 recherche : « Détection et formation des systèmes planétaires »Nouvelle fenêtre (Parcours « Planétologie » d'Île-de-France)

 

À lire, la thèse d'Arnaud Cassan, « L'effet de microlentille gravitationnelle dans la recherche de planètes extrasolaires et dans le sondage d’atmosphères d’étoiles géantes du Buble »Nouvelle fenêtre.

 

Astronomie : l'effet loupe de la microlentille gravitationnelleNouvelle fenêtre

Cette vidéo illustre le principe de lentille gravitationnelle utilisé pour découvrir des « planètes solitaires » (lire Sciences et Avenir.frNouvelle fenêtre) : après un zoom sur la région centrale de la Voie lactée, où ont été découverts les Jupiters flottants, on voit le pic de luminosité d’une étoile. La seconde partie montre en détail la façon dont l’effet loupe multiplie les images de l’étoile. (NASA/JPL-Caltech)

  

Photo vignette : la Voie Lactée observée par le télescope danois de 1.54 m (observatoire de La Silla, Chili). © ESO/Z. Bardon (www.bardon.czNouvelle fenêtre)/ProjectSoft (www.projectsoft.czNouvelle fenêtre)



31/12/14