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À la recherche de la vie grâce aux « éclipses » dans l'espace lointain

Un phénomène semblable aux éclipses aident les scientifiques à mieux connaître les mondes lointains

Les éclipses solaires se produisent quand la Lune passe exactement entre le Soleil et la Terre : son ombre est projetée sur une partie de la surface de la Terre. De notre point de vue sur Terre, le Soleil est alors obscurci, partiellement ou totalement.

Un phénomène similaire se produit quand une planète passe devant son étoile : c'est ce qu'on appelle le transit. Depuis la Terre, on peut observer le transit de Mercure et de Vénus devant notre étoile, le Soleil. Les planètes situées à l'extérieur du Système solaire – les exoplanètes – passent aussi devant les étoiles autour desquelles elles gravitent. Bien entendu, elles sont si loin qu'elles ne projettent pas d'ombre sur la Terre, mais leur passage devant leur étoile bloque une partie de la lumière.

À l'aide d'instruments comme ceux du télescope spatial James Webb, les scientifiques peuvent observer ces transits et découvrir des détails fascinants sur des mondes lointains, en particulier s'ils sont susceptibles d'abriter la vie.

La signature d'une exoplanète

La signature d'une exoplanète

Les variations de la lumière d'une étoile, causées par des planètes en transit, aident les scientifiques à détecter de nouveaux mondes (en anglais seulement). (Source : NASA/JPL.)

La plupart des milliers d'exoplanètes connues ont été découvertes non pas par observation directe, mais par l'analyse de la luminosité de leur étoile. Les scientifiques à la recherche d'exoplanètes inconnues recourent à la méthode du transit : ils détectent des baisses périodiques de la luminosité de l'étoile, signe possible qu'une exoplanète transite entre l'étoile et notre point d'observation.

Les transits peuvent révéler bien plus que la simple présence de mondes étrangers. Ils aident aussi les scientifiques à déterminer si la vie peut y exister.

Le noyau solide d'une exoplanète bloque complètement la lumière de l'étoile. Cependant, certaines exoplanètes ont une atmosphère ténue, tout comme la Terre. La majeure partie de la lumière de l'étoile traverse l'atmosphère, mais une certaine partie est absorbée par des éléments comme l'oxygène, la vapeur d'eau ou le dioxyde de carbone. Cette partie absorbée de la lumière stellaire est comme une « signature » unique de l'atmosphère de chaque exoplanète. Les astronomes sont ainsi en mesure de déterminer si l'exoplanète est habitable ou si elle abrite peut-être la vie.

La lumière de l'étoile traverse l'atmosphère d'une planète

Quand la lumière de l'étoile traverse l'atmosphère d'une planète, une certaine partie est absorbée par des éléments de l'atmosphère. Voilà comment les scientifiques en viennent à établir la composition de l'atmosphère de la planète. (Sources : Christine Daniloff/MIT, Julien de Wit.)

L'instrument canadien du télescope Webb

Le détecteur de guidage de précision

Le détecteur de guidage de précision (FGS) et l'imageur dans le proche infrarouge et spectrographe sans fente (NIRISS) au centre spatial Goddard de la NASA. (Source : NASA.)

L'un des deux éléments canadiens du télescope spatial James Webb, le NIRISS, a été conçu précisément pour étudier la lumière des étoiles qui traverse l'atmosphère des exoplanètes et en établir la composition.

Grâce à une technique appelée spectroscopie de transit, le NIRISS captera le spectre de ces lointains objets célestes. Un spectre est la lumière décomposée en plusieurs longueurs d'onde (ou couleurs différentes) de la même manière qu'un prisme décompose la lumière du Soleil en couleurs de l'arc-en-ciel. Dans le spectre d'une exoplanète, les astronomes verront la composition unique de son atmosphère. C'est comme une « signature spectrale », qui peut révéler la présence de molécules essentielles à la vie.

Un programme de recherche canadien sur les exoplanètes

Les scientifiques canadiens disposeront de 450 heures d'observation au cours des premières années de la mission, dans le cadre des Programmes d'observation en temps garanti, une des catégories de programmes de recherche.

Sur ces 450 heures, environ 200 heures seront consacrées au programme NEAT (pour NIRISS Exploration of the Atmospheric diversity of Transiting exoplanets) dirigé par le Pr David Lafrenière de l'Université de Montréal. La plupart des cibles du programme NEAT seront des planètes rocheuses qui ressemblent à la Terre. L'équipe de NEAT étudiera la température et la composition de l'atmosphère de ces exoplanètes dans l'espoir de savoir si elles sont habitables.

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