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Télescope spatial Cheops

Télescope spatial Cheops et exoplanètes

   Catégorie : sondes et télescopes
Mise à jour 01 juin 2013

Cheops (CHaracterising ExOPlanets Satellite), est un petit satellite Suisse qui sera lancé par l’Agence spatiale européenne (ESA), en 2017. Le petit télescope spatial mesure 33 cm de diamètre et 1.2 mètres de longueur de focale fonctionnant en lumière visible et équipé d’un Détecteur CCD, sur la bande de longueurs d'onde de 0,4 à 1,1 micron. L'orbite de ce satellite se situera à 800 km d'altitude. Sa mission est l’étude des caractéristiques des exoplanètes de 1 à 6 rayons terrestres avec une précision jamais atteinte. Il utilise la méthode de photométrie de précision qui consiste à observer les variations cycliques d'éclat des étoiles sélectionnées. Le passage d'une exoplanète entre la Terre et une étoile induit une modification dans la lumière qui nous parvient de cette étoile. La diminution de luminosité de l'étoile et la taille de la planète est calculée par le degré d’affaiblissement du flux lumineux émis. Son instrument est conçu spécialement pour étudier les caractéristiques des exoplanètes déjà détectées par la méthode spectroscopique utilisée par les grands télescopes de l’observatoire de La Silla (3.6 m) ou le télescope de l’observatoire d’Hawaï (10.4 m). Lorsqu'une étoile est accompagnée d'une planète, l'une et l'autre tournent autour du centre de masse du système gravitationnel qu'elles composent. Compte tenu de la masse nettement plus grande de l'étoile, ce centre est bien plus proche de cette dernière que de la planète. Même si le barycentre se trouve à l'intérieur de l'étoile, il ne correspond pas exactement au centre de celle-ci. L'étoile montre donc une certaine variation provoquée par la présence de la planète. Cheops ne permet pas de voir la planète, mais discerne ces variations dans le spectre de la lumière émise par l'étoile. Par effet Doppler, celle-ci apparait plus rouge si elle s'éloigne de l'observateur, plus bleue si elle s'en approche.

 

En mesurant ces variations Cheops détermine les caractéristiques des planètes (masse, taille, densité), qui l'accompagnent. Dans notre système solaire nous observons une légère oscillation du Soleil sur un cycle de 12 ans, ce qui correspond au cycle de gravitation de Jupiter. Corot (ESA, 2006-2011), Kepler (NASA, 2009-2015) et Cheops (ESA, 2017-2021) fonctionnent selon le même principe, mais Cheops cible ses observations sur des exoplanètes proches (10-100 al), sélectionnées et non au hasard parmi des milliers d'étoiles loin (1000-10000 al) dans la galaxie, comme dans le cas de Corot et Kepler. Corot a détecté plus de 600 candidates dont 25 transits ont été confirmées par des observations terrestres. Kepler a détecté plus de 2000 candidates dont 77 transits ont été confirmées. Le télescope Cheops analysera les planètes déjà découvertes, c'est à dire celles qui transitent devant leur étoile, mais les images seront en basse qualité et même floues.
La prochaine étape possible se situera dans les années 2020-2030 où les exoplanètes seront analysées et directement photographiées, à la recherche de la vie extraterrestre.
Le télescope Cheops pourra sonder l'atmosphère des "Jupiters chaudes" connues, identifier les exoplanètes qui ont une atmosphère importante, fournir des cibles précises d'observation aux grands télescopes terrestres.
Les caractéristiques des exoplanètes vont encore nous surprendre. En quelques années à peine nous avons appris que des géantes gazeuses peuvent exister sur des orbites à courte période, proches de leurs étoiles, que des exoplanètes existent sur des orbites non coplanaires, en dehors du plan équatorial de l'étoile et que des exoplanètes sont rétrograde, elles tournent en sens inverse sur leurs orbites.

 Transit de Vénus du 5 et 6 juin 2012

Image : Les astronomes ont découvert des milliers d'exoplanètes. La mission européenne Cheops est conçue pour analyser les caractéristiques des exoplanètes confirmées. La méthode utilisée est la méthode des transits, micro éclipses provoquées par le passage d'une planète devant son étoile.
Sur cette image on aperçoit Vénus pendant son Transit du 6 juin 2012 00H32 (UT).

Le bon coin pour vivre

    

La zone habitable circumstellaire ou écosphère est une sphère théorique entourant une étoile dans laquelle la température à la surface des planètes en orbite, permettrait l'apparition d'eau liquide. L'eau liquide est vitale, à cause de son rôle, dans les réactions biochimiques. Elle possède des propriétés qui servent de catalyseur pour la production de substances chimiques nécessaires à la vie.
Frank Drake a calculé la distance de cette zone dans son équation de 1961. Cette équation prend en compte la taille, la luminosité de l'étoile et la luminosité du Soleil.
Une étoile qui possède 25 % de la luminosité du Soleil, aura une zone habitable centrée à environ 0,50 UA. Une étoile qui possède deux fois la luminosité du Soleil, aura une zone habitable centrée à 1,41 UA.
Une zone habitable (ZH) ne veut pas dire qu'elle contient en son sein la vie, mais qu'il y a une possibilité en fonction de multiples autres facteurs, qu'une planète tellurique abrite la vie.
Par exemple, la Terre abrite la vie mais la Lune, située dans la même zone, est stérile.
La planète candidate au développement de la vie, doit être suffisamment massive pour empêcher l'eau de s'échapper. De plus la zone habitable n'est pas une zone figée, elle évolue en fonction de la température de l'étoile, comme au cours de leur évolution les étoiles deviennent de plus en plus brillantes et de plus en plus chaudes, la zone habitable s'éloigne logiquement de l'étoile. Une planète devra donc rester le plus longtemps possible dans cette zone, pour développer toutes les molécules nécessaires à une forme de vie.
Pour déterminer l'habitabilité d'une planète, il ne faut pas rechercher toutes les conditions que notre Terre réunie, sinon aucune autre planète dans l'Univers ne pourrait y abriter la vie, chaque planète étant unique. Seule la condition d'avoir de l'eau liquide semble nécessaire, elle est considérée comme un élément indispensable à un écosystème viable car elle favorise énormément le transport des matériaux nécessaires à une activité biochimique.

 

L'eau est un élément parfait pour dissoudre les matériaux, elle stocke très bien les éléments chimiques.
Donc, la vie peut être présente en dehors des zones habitables, il suffit qu'il y ait de l'eau liquide à la surface ou en profondeur d'une planète tellurique, une source d'énergie et des substances chimiques dont la vie a besoin pour construire ses matériaux.
Les astrobiologistes pensent que certaines formes de vie peuvent exister sur d'autres objets de notre système solaire comme Europe, une lune galiléenne de Jupiter à 500 millions de km de la Terre. Europe est une boule couverte de glace de la taille de notre Lune et possède un océan de plusieurs dizaines de km de profondeur, maintenu liquide par l'énergie des forces de marée de Jupiter. La friction causée par cet étirement, provoque une chaleur suffisante pour maintenir l'eau liquide en dessous de la surface gelée.
La recherche des exoplanètes a débuté en 1990 et en 2013 seulement 1010 exoplanètes étaient référencées.

DateExoplanetsCandidatesConfirmed
    
July 20155 5833 7041 879

Size Breakdown 
  
Stars with Planets1 167
Multi-planet Systems471
Gas Giant465
Hot Jupiter1 098
Super Earth210
Terrestrial92
Unknown14
 zone habitable circumstellaire ou écosphère

Image : Le bon coin pour vivre, c'est la zone habitable. L'image représente l'écosphère ou la zone habitable d'un système solaire en fonction de sa luminosité et de sa masse. La vie peut malgré tout, être présente en dehors des zones habitables, il suffit qu'il y ait de l'eau liquide, une source d'énergie et des substances chimiques dont la vie a besoin pour construire ses matériaux. Trouver l'eau liquide c'est trouver la vie...

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