La Nasa veut utiliser le Soleil pour voir la surface des exoplanètes !

Ce 29 juillet 2022, le célèbre site de l’Encyclopédie des planètes extrasolaires mentionne que la noosphère a découvert 5.121 exoplanètes depuis 51 Pegasi B, découverte alors faite grâce aux prix Nobel de Physique Michel Mayor et Didier Queloz. Futura a récemment fait l’interview du créateur de ce site désormais mondialement connu, l’astronome français Jean Schneider.

La connaissance de l’existence de ces exoplanètes est une avancée extraordinaire dans l’Histoire d’Homo sapiens mais elle reste encore très partielle car, pour l’essentiel, nous n’avons que des estimations de masses et de distances pour ces exoplanètes, et quelques rares spectres donnant un embryon de composition d’atmosphères pour faire court.

Bien évidemment, nous aimerions au moins avoir des images des détails de ces exoplanètes, surtout si elles sont des exoterres potentielles. Dans l’idéal, nous aimerions même y découvrir des biosignatures et même des technosignatures.

La Nasa a récemment alloué de nouveaux fonds pour l’étude d’un projet spectaculaire qui pourrait être réalisé au cours du XXI^e siècle dans ce but. Le projet lui-même est juste dans les cartons et il n’est pas encore question de l’entreprendre physiquement. Il s’agit d’un avatar d’un concept proposé en 1979 par un chercheur de l’Université de Stanford, V. R. Eshleman :  la lentille solaire gravitationnelle.

Concrètement, il s’agit de mettre à profit le fait que le champ de gravitation d’un corps céleste dévie les rayons lumineux comme le ferait une lentille et donc permet d’obtenir un facteur de grossissement pour former des images. En se plaçant à une certaine distance du Soleil, il est donc possible de l’utiliser comme lentille gravitationnelle pour former l’image d’une exoplanète avec une résolution record, comme si l’on disposait d’un télescope géant bien plus grand que ceux que l’on peut construire sur Terre en raison de la gravité qui déforme un miroir sous son propre poids.

Des chercheurs comme Slava G. Turyshev du Jet Propulsion Laboratory ainsi que Alexander Madurowicz et Bruce Macintosh de Stanford ont donc publié sur arXiv et dans un article de The Astrophysical Journal depuis déjà quelques années où ils développent le concept.

Un essaim de télescopes propulsé par des voiles solaires

Actuellement, les idées générales à ce propos sont les suivantes :

En utilisant directement, comme avec un télescope, une lentille gravitationnelle pour former des images d’une exoplanète, on aurait cependant des résultats assez flous. Le mieux est d’avoir plusieurs instruments volant en essaim et observant chacun une portion de l’équivalent d’un anneau d’Einstein pour la lentille solaire, c’est-à-dire une déformation de l’image de l’exoplanète formant un anneau, comme dans le cas de certaines observations de quasars à l’aide d’une lentille gravitationnelle forte produite par un amas de galaxies.

Concrètement, il faudrait pour cela envoyer cet essaim à des distances comprises entre 548 et 900 fois la distance de la Terre au Soleil, ce qui permettrait de former des images d’exoplanètes jusqu’à environ 100 années-lumière du Soleil. Pas de problème en théorie donc pour observer les exoplanètes autour de Proxima Centauri et Trappist 1, par exemple.

Avec un seul instrument dont le miroir aurait environ un mètre de diamètre, on pourrait obtenir des images de la surface de ces exoplanètes avec une résolution de l’ordre de quelques dizaines de kilomètres.

Il y a quand même plusieurs difficultés avec cette idée. Avec la technologie de propulsion actuelle, il faudrait environ un siècle pour envoyer les instruments à bonne distance. On pourrait au mieux raccourcir le délai à environ 25-30 ans, ce qui est raisonnable pour la durée de vie d’une personne impliquée dans ce projet, en utilisant des voiles solaires. La technologie de ces voiles n’est pas encore au point, bien que raisonnablement à portée de main.