Aujourd'hui, la fusée Soyouz-STA avec l'étage supérieur Fregat a lancé le télescope spatial européen CHEOPS depuis le cosmodrome de Kourou en Guyane française. Bien que nous parlions d'un petit télescope, dont la tâche n'est même pas de rechercher des exoplanètes, il est susceptible de découvrir de nombreux objets de ce type. Nous comprenons pourquoi cela se produira et quelle deviendra sa tâche la plus importante.
Aujourd'hui, la fusée Soyouz-STA avec l'étage supérieur Fregat a lancé le télescope spatial européen CHEOPS depuis le cosmodrome de Kourou en Guyane française. Bien que nous parlions d'un petit télescope, dont la tâche n'est même pas de rechercher des exoplanètes, il est susceptible de découvrir de nombreux objets de ce type. Nous comprenons pourquoi cela se produira et quelle deviendra sa tâche la plus importante.
Así ha sido el lanzamiento del satélite Khéops
Lancement de CHEOPS à l'aide d'une fusée Soyouz-STA avec un étage supérieur Fregat.
Comment les exoplanètes sont recherchées
La toute première exoplanète a été découverte en 1989 par la méthode de la vitesse radiale. Son essence est dans la recherche des déplacements périodiques de l'étoile, qui est légèrement "remuée" à sa place par la gravité de ses planètes. Le décalage de l'étoile est trop faible - il est difficile de le voir directement. Mais cela modifie le spectre des photons du rayonnement qui en découle, et cela peut déjà être vu sur le spectromètre terrestre. La durée de la période d'une telle "oscillation" est égale à la période de rotation de l'exoplanète autour de son étoile.
Le déplacement d'une étoile pendant le "wobble" dépend directement de la masse de la planète, la méthode est donc très informative: elle permet de comprendre quelle planète nous avons découverte - un analogue de Mars (dix fois plus léger que la Terre) ou un gaz géant (des centaines de fois plus lourd). Le problème avec la méthode est qu'elle nécessite une très grande sensibilité de l'équipement et des observations dans des conditions idéales - de préférence en dehors de l'atmosphère.
Il existe un moyen plus rapide de trouver une exoplanète - une planète en transit. Avec lui, les astronomes observent le disque de l'étoile qui les intéresse. Lorsque sa luminosité diminue périodiquement, cela signifie qu'un corps passe entre l'étoile et la Terre. En modifiant la luminosité d'une étoile extraterrestre, vous pouvez déterminer la taille de l'exoplanète trouvée. C'est par cette méthode que le télescope spatial Kepler a découvert plus de quatre mille autres planètes, en fait, marquant le début d'une ère d'étude intensive d'autres systèmes planétaires.
Cette méthode a aussi des limites: tous les systèmes planétaires de l'Univers ne sont pas dans le même plan que le nôtre. C'est-à-dire que souvent une étoile a des planètes, mais elles ne passent jamais entre elle et la Terre, car la planète lointaine et notre Terre se trouvent dans des plans différents.
Il est facile de voir que, idéalement, il serait bon d'étudier les exoplanètes avec les deux méthodes. En effet: le transit donne des dimensions, et la méthode des vitesses radiales donne le diamètre d'un corps céleste. Connaissant ces paramètres, vous pouvez connaître la densité d'un autre corps céleste. A savoir, son habitabilité possible en dépend.
Par exemple, les astronomes ont découvert des dizaines de planètes dans la zone dite habitable, à de telles distances des étoiles mères, où la température permet l'existence de la vie terrestre. Mais ces planètes sont-elles réellement habitées ?
Les géantes gazeuses de la « zone habitable » seront trop chaudes: elles ont une atmosphère dense avec un fort effet de serre. Les planètes sans atmosphère - comme Mercure - seront trop froides: la chaleur ne s'attardera pas à leur surface. Dans le système solaire, il n'est pas difficile de distinguer l'un de l'autre. Mais pour le faire dans un autre système, vous devez connaître la densité. Les géantes gazeuses sont toujours de faible densité, les planètes solides sont toujours denses.
Course de raffinement
Lancé le 18 décembre 2019 par l'Agence spatiale européenne, le télescope spatial CHEOPS fait exactement cela. Son nom est déchiffré: le satellite caractérisant les exoplanètes (CHaracterising ExOPlanets Satellite). En théorie, il ne devrait observer que les transits des planètes autour des étoiles, où les signes de « balancement » ont déjà été trouvés par la méthode des vitesses radiales. C'est-à-dire que CHEOPS comprendra si la planète (et son système) trouvée auparavant par la méthode des vitesses radiales est dans le même plan que les corps du système solaire. Et si cela s'avère être le cas, il pourra déterminer le rayon de telles exoplanètes.
Fait intéressant, les astronomes sont déjà sûrs que CHEOPS, même s'il ne devrait pas découvrir de nouveaux corps, selon l'idée de ses créateurs, le fera toujours. Le fait est que les planètes se trouvent rarement seules. Selon les concepts modernes, chaque système planétaire a plusieurs grandes planètes "réelles". Et la méthode de la vitesse radiale trouve les planètes avec beaucoup de difficulté (une trop grande précision des instruments est nécessaire pour cela). Pour lui, la détection fiable d'un signal même d'une planète près d'une étoile est un grand succès. La méthode de transit vous permet de trouver toutes les exoplanètes passant entre votre astre et nous, elle vous permettra donc de "reconnaître" des systèmes extraterrestres et de trouver des planètes supplémentaires là où elles sont encore connues en un seul morceau.
Combien de nouvelles planètes l'appareil pourra-t-il découvrir et à quel point il élargira notre connaissance de celles déjà découvertes, il est encore difficile de le dire. Cependant, il peut avoir une autre fonction: transformer les candidats en découvertes. Le fait est que le télescope spatial américain "Kepler" a découvert à un moment donné 20 000 candidats pour les exoplanètes, mais seulement pour plusieurs milliers, il a pu obtenir une grande fiabilité de la découverte. Les autres sont restés au statut de candidats, bien que parmi eux, il existe de nombreux corps intéressants se trouvant dans la zone habitable. Peut-être que le nouveau satellite européen permettra de transformer certaines d'entre elles en planètes au statut confirmé.
Petit mais important
CHEOPS est un petit appareil de 1,5 x 1,5 x 1,5 mètres. Sa masse n'est que de 280 kilogrammes et le télescope mesure 0,3 mètre de diamètre. C'est vraiment peu: l'astronome amateur russe a découvert la comète de Borisov sur son propre télescope, qui était deux fois plus gros.
Par conséquent, les tâches du nouvel appareil ont été sélectionnées avec le plus grand soin. Il observe dans le proche infrarouge pour les étoiles relativement brillantes, et celles où il y a au moins une planète candidate avec une période de rotation autour de son étoile ne dépassant pas 50 jours terrestres. De plus, nous parlons spécifiquement de corps de la taille entre la Terre et Neptune, c'est-à-dire ceux qui peuvent être habités.
Afin de ne pas interférer avec la lumière du Soleil, CHEOPS sera placé sur une orbite polaire à une altitude de 700 kilomètres - de sorte que le mini-observatoire spatial soit toujours proche de la frontière de la terre jour et nuit, restant une zone ombragée planète. Ceci est très important, car cela vous permettra d'observer le même objet (système extraterrestre) pendant longtemps sans périodes d'"aveuglement" par le Soleil.
L'appareil est en outre équipé d'un capteur très avancé pour prendre des photos - heureusement, ce domaine technologique est allé loin au cours des dix années qui se sont écoulées depuis le lancement de Kepler. Pour cette raison, CHEOPS verra des changements dans la courbe de luminosité des planètes causés par "l'illumination" de leur atmosphère par l'étoile mère. Et cela permettra de savoir, d'abord, si la planète a une quelconque atmosphère; deuxièmement, dans certains cas, son épaisseur et s'il y a des nuages là-bas deviendront approximativement clairs.
Tous ces facteurs sont essentiels pour comprendre l'habitabilité potentielle. Par exemple, Mars a une atmosphère mince et les nuages de vapeur d'eau et de cristaux de glace sont extrêmement rares (il n'y a pas si longtemps, ils croyaient qu'ils n'étaient pas là du tout). Sur Terre, par contre, il y a les deux. Il n'est pas difficile de comprendre laquelle de ces planètes semblerait plus habitable si des astronomes extraterrestres avaient observé notre système. C'est-à-dire, là aussi, que le satellite européen permettra de mieux comprendre l'habitabilité des corps lointains.
Résumons. Le nouveau satellite européen montre qu'avec l'état actuel de l'art, même des véhicules relativement petits, légers et peu coûteux peuvent apporter une énorme contribution à l'étude des planètes lointaines. On ne peut que regretter que tous les pays ne soient pas prêts à allouer même des sommes aussi modestes pour obtenir des résultats significatifs. Malgré cela, la nouvelle génération d'observatoires spatiaux promet une bien meilleure compréhension des autres systèmes planétaires dans les années à venir.