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Les astronomes se concentrent de plus en plus sur l’identification des planètes habitables au-delà de notre système solaire, et une nouvelle conception de télescope mettant en vedette un miroir triangulaire pourrait accélérer considérablement la recherche d’un véritable analogue de la Terre. Une nouvelle étude, publiée le 1er septembre dans Frontières en astronomie et science spatialepropose un écart radical par rapport aux miroirs de télescope circulaires coutumiers, offrant potentiellement un chemin plus clair pour découvrir des mondes capables de soutenir la vie.
La quête pour trouver des planètes comme la nôtre a produit des progrès importants au cours des dernières décennies. À ce jour, les scientifiques ont confirmé l’existence de 5 989 planètes dans plus de 4 500 systèmes planétaires, avec plus de 15 000 candidats supplémentaires en attente de confirmation. Les observatoires de nouvelle génération, tels que le télescope spatial James Webb (JWST), fournissent déjà des informations révolutionnaires sur les caractéristiques des exoplanet. Cependant, caractériser les planètes plus petites de la terre en orbite autour de leurs étoiles – où les zones habitables sont les plus susceptibles d’exister – reste un défi formidable.
La recherche de Analogues de la Terreassez souvent appelé Terre 2.0dépend de l’avancement d’instruments plus puissants, y compris le télescope spatial romain Nancy Grace prévu (RST). Mais que se passe-t-il si les instruments eux-mêmes pouvaient être fondamentalement repensés? Cette question a incité une équipe dirigée par le professeur Heidi Newberg du Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) pour explorer les architectures de télescope de choix.
Newberg, professeur d’astrophysique au département de physique de RPI, de physique appliquée et d’astronomie à Troy, New York, a collaboré avec des collègues du département de mécanique, de l’aérospatiale et de l’ingénierie nucléaire de RPI et du Goddard Space Flight Center de la NASA. Leurs recherches suggèrent qu’un télescope équipé d’un miroir triangulaire ou rectangulaire pourrait surmonter les limites clés des conceptions actuelles.
Le défi de détecter les mondes lointains
Trouver des planètes habitables nécessite de se concentrer sur des mondes rocheux en orbite des étoiles de taille et de température similaires à notre soleil – connu sous le nom d’étoiles naines jaunes de type G. En moins de 30 années-lumière, il y a environ 250 de ces étoiles. L’un des plus grands obstacles de l’imagerie directement exoplanètes est la luminosité écrasante de leurs étoiles hôtes. Les méthodes actuelles, comme Starshades, tentent de bloquer la lumière des étoiles, mais ces approches ont des inconvénients importants. « Le Starshade devrait être énorme – des centaines de mètres de diamètre – et positionnés avec une précision incroyable par rapport au télescope », a expliqué Newberg. « De plus, pointer le télescope de différentes étoiles impliquerait de déplacer les starshade des milliers de kilomètres, en utilisant des quantités de carburant prohibitivement. »
Une solution triangulaire
L’équipe dirigée par RPI propose un télescope à peu près de la même taille que le JWST, fonctionnant à des longueurs d’onde infrarouges moyennes à moyen-infrarouges (10 microns). Cependant, au lieu d’un miroir circulaire, leur conception intègre un miroir rectangulaire de 20 mètres. Cette surface plus grande, combinée à la forme du miroir, permettrait aux astronomes de séparer efficacement la lumière d’une étoile et de toutes les exoplanètes en orbite.
« Pour trouver des exoplanètes à n’importe quelle position autour d’une étoile, le miroir peut être tourné pour que son long axe s’aligne parfois avec l’étoile et la planète », a expliqué Newberg. «Nous montrons que cette conception peut, en principe, trouver la moitié de toutes les planètes existantes en forme de terre en orbite autour d’étoiles en forme de soleil dans les 30 années-lumière en moins de trois ans.» L’équipe souligne que leur conception ne nécessite pas de percées dans la technologie existante, contrairement à de nombreuses autres solutions proposées.
Le concept s’appuie sur le JWST et le résolveur diffractif Interfero Coronagraph Exoplanet (Dice), un autre concept de télescope infrarouge développé par Newberg et ses collègues. Comme le télescope rectangulaire proposé, Dicer utilise une nouvelle conception avec plusieurs miroirs, des réseaux de diffraction et un coronagraphe.
Ces conceptions alternatives offrent des économies de coûts potentielles et des risques réduits par rapport au lancement de nombreux petits vaisseaux spatiaux ou d’une paire de télescope-starshade. Newberg a conclu que la combinaison de ces avantages dans un seul observatoire pourrait réduire considérablement la recherche de terres de terre dans les systèmes étoiles à proximité.
« S’il y a environ une planète en forme de terre en orbite autour de l’étoile du soleil, alors nous trouverions environ 30 planètes prometteuses », a déclaré Newberg. « L’étude de suivi de ces planètes pourrait identifier ceux qui ont des atmosphères qui suggèrent la présence de la vie, comme l’oxygène qui a finalement été formé par la photosynthesis. Le télescope rectangulaire, croit-elle, pourrait fournir un chemin simple vers l’identification de notre «planète sœur»: Earth 2.0.