Expres, un instrument inédit pour trouver des exoterres

Depuis la découverte de la première planète orbitant autour d'une étoile semblable au Soleil par Michel Mayor et Didier Queloz, en 1995, à partir d'observations effectuées à l'observatoire de Haute-Provence, au moins 3.755 planètes extrasolaires ont été détectées à ce jour. Parmi elles, seules une petite cinquantaine sont considérées comme potentiellement habitables, mais aucune n'est très similaire à la Terre. Pourtant, les prédictions soulignent qu'elles doivent être nombreuses.

Pour augmenter les chances de découvrir ces planètes telluriques, semblables à la Terre en masse et en taille notamment, une équipe de l'université de Yale a mis au point le spectromètre Expres. Très similaire à l'instrument Espresso de l'ESO (pour Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations), cet instrument, doit améliorer la précision de la mesure d'un facteur dix, permettant la détection de petites planètespetites planètes rocheuses autour des étoiles proches. Il vient d'être installé au foyerfoyer du Lowell Observatory DiscoveryDiscovery Channel Telescope, en Arizona.

Le spectromètre américain Expres (pour Extreme Precision Spectrometer) qui sera en compétition avec l'Expresso européen de l'ESO. © Express Science Team

Voir des planètes de la taille de Terre, de Vénus ou de Mars

Comme le souligne Debra Fischer, chercheuse et professeure à Yale, dont l'équipe a conçu Expres, « jusqu'à présent les plus petites exoplanètesexoplanètes que nous sommes capables de détecter avec des spectromètres terrestres sont des planètes de la taille de SaturneSaturne ou JupiterJupiter ». Avec Expres, mais aussi Expresso, les scientifiques s'attendent également à découvrir des planètes analogues à la Terre où la vie est possible, c'est-à-dire potentiellement habitables.

En effet, ces deux instruments seront capables de détecter de petites planètes rocheuses, tournant autour de leur étoile à des distances suffisantes pour abriter de l'eau à l'état liquideétat liquide. Pour résumer le saut technologique apporté par Expres par rapport aux instruments de la génération précédente, Debra Fischer évoque « la différence entre les appareils photographiques numériquesnumériques d'il y a dix ans aux capteurscapteurs photographiques des smartphones d'aujourd'hui ». Ces deux instruments ont également été conçus pour se débarrasser plus facilement du « bruit stellaire» qui pollue les spectresspectres des étoiles.

À proprement parler, ces instruments ne verront pas les planètes. Fonctionnant en tandem avec des télescopestélescopes terrestres, ils exploitent la méthode dite de la vitessevitesse radiale. Elle consiste à détecter la variation cyclique du spectre de l'étoile, causée par son mouvementmouvement engendré par une ou plusieurs planètes tournant autour d'elle. Un spectromètre détecte le mouvement éventuel de l'étoile le long de la ligne de visée, et permet, entre autres, d'inférer la masse de l'objet en orbiteorbite. La précision inégalée de ces nouveaux instruments détectera d'infimes variations de vitesse de l'étoile hôte, et donc permettra de repérer les petites oscillations dues à des planètes telluriquesplanètes telluriques.

Dans un premier temps, les astronomesastronomes observeront les deux mille étoiles recensées autour de la Terre, dans un rayon de 50 années-lumièreannées-lumière. Les catalogues qui recenseront les planètes découvertes par ces deux instruments seront utiles aux futurs interféromètresinterféromètres spatiaux qu'ont en projet la NasaNasa et l'Esa pour imager ces planètes. Ces observatoires spatiaux, qui formeront des télescopes virtuels de plusieurs dizaines de mètres de diamètre, voire jusqu'à quelques centaines de mètres pour les projets les plus audacieux, seront capables de voir des planètes de la taille de VénusVénus, Mars ou la Terre jusqu'à cette distance de 50 années-lumière.