Planètes au-delà de notre système solaire

Une équipe de scientifiques a découvert que le télescope spatial romain Nancy Grace de la NASA sera en mesure de mesurer un type spécifique de poussière spatiale jonchant des dizaines de zones habitables de systèmes planétaires proches, ou les régions autour des étoiles où les températures sont suffisamment douces pour que l’eau liquide puisse s’accumuler sur les mondes ‘surfaces. Découvrir la quantité de ce matériau que contiennent ces systèmes aiderait les astronomes à en savoir plus sur la formation des planètes rocheuses et à guider la recherche de mondes habitables par de futures missions.

Dans notre propre système solaire, la poussière zodiacale – de petits grains rocheux laissés en grande partie par les collisions d’astéroïdes et l’effondrement des comètes – s’étend de la proximité du Soleil à la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter. Vu de loin, c’est la chose la plus brillante du système solaire après le Soleil. Dans d’autres systèmes planétaires, cela s’appelle la poussière exozodiacale et crée une brume qui obscurcit notre vision des planètes car elle disperse la lumière de l’étoile hôte.

“Si nous ne trouvons pas beaucoup de cette poussière autour d’une étoile particulière, cela signifie que les futures missions pourront voir des planètes potentielles relativement facilement”, a déclaré Ewan Douglas, professeur adjoint d’astronomie à l’Université de l’Arizona à Tucson et le chef de file. auteur d’un article décrivant les résultats. « Mais si nous trouvons ce type de poussière, nous pouvons l’étudier et apprendre toutes sortes de choses intéressantes sur ses sources, comme les comètes et les astéroïdes dans ces systèmes, et l’influence des planètes invisibles sur sa luminosité et sa distribution. C’est un gagnant-gagnant pour la science ! »

La recherche de poussière exozodiacale n’est qu’un exemple des utilisations scientifiques potentielles prometteuses de l’instrument Coronagraph de Roman qui pourrait suivre sa phase de démonstration technologique de 18 mois. Les résultats de l’équipe sont publiés dans les publications de la Société astronomique du Pacifique.

Indices de planètes invisibles

En étudiant la poussière exozodiacale, les astronomes peuvent trouver des indices sur ce que sont les autres systèmes planétaires. La quantité de débris laisse entrevoir l’activité des comètes, car un plus grand nombre de comètes devrait produire plus de poussière. Voir le modèle de distribution de la poussière pourrait offrir des indices sur les planètes en orbite, qui pourraient sculpter les débris avec leur gravité et se frayer un chemin à travers le matériau.

“Personne ne sait grand-chose sur la poussière exozodiacale car elle est si proche de son étoile hôte qu’elle est généralement perdue dans l’éblouissement, ce qui la rend notoirement difficile à observer”, a déclaré Bertrand Mennesson, scientifique adjoint du projet de Roman au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud et un .co-auteur de l’article. “Nous ne savons pas ce que Roman trouvera dans ces autres systèmes planétaires, mais nous sommes ravis d’avoir enfin un observatoire équipé pour explorer cet aspect de leurs zones habitables.”

Roman pourrait utiliser son instrument Coronagraph pour bloquer la lumière d’une étoile hôte et effectuer des mesures sensibles de la lumière réfléchie par la poussière du système dans le même type de lumière que nos yeux peuvent voir. Les télescopes au sol ont du mal à faire de telles observations car ils doivent regarder à travers l’atmosphère turbulente de la Terre. “Il est très difficile de bloquer une étoile scintillante”, a déclaré Douglas.

“Le coronagraphe romain est équipé de capteurs spéciaux et de miroirs déformables qui mesureront et soustrairont activement la lumière des étoiles en temps réel”, a déclaré John Debes, astronome au Space Telescope Science Institute de Baltimore et co-auteur de l’article. “Cela aidera à fournir un niveau de contraste très élevé, cent fois supérieur à celui des offres de coronographe passif de Hubble, dont nous avons besoin pour repérer la poussière chaude qui orbite près de l’étoile hôte.”

Un éclaireur pour les futures missions

Alors que d’autres observatoires, comme le télescope spatial Hubble, ont observé des disques de débris froids loin de leurs étoiles hôtes – plus loin de leurs étoiles que Neptune ne l’est du Soleil – personne n’a été en mesure de photographier de la poussière chaude dans la région de la zone habitable. Alors que les projets précédents de la NASA ont effectué des mesures préliminaires de la poussière exozodiacale dans les zones habitables, les images de Roman seront beaucoup plus sensibles, grâce à son instrument Coronagraph avancé à contraste élevé et à son emplacement stable dans l’espace. Orbiter à un million de kilomètres de la Terre autour du point de Lagrange 2 (L2), au lieu d’être en orbite terrestre basse comme Hubble, signifie que notre planète ne présentera pas un environnement aussi difficile à partir duquel faire ces observations.

Il est important d’imager les débris chauds plus près des étoiles hôtes car ils sont constitués d’un matériau différent des disques de poussière extérieurs. Plus près de l’étoile hôte, les grains rocheux dominent la poussière ; plus loin, il est en grande partie composé de grains glacés. Les débris dans chaque région sont créés par des processus différents, donc l’étude de la chimie de la poussière exozodiacale offre des informations que les astronomes ne peuvent pas obtenir en observant les régions extérieures autour d’autres étoiles.

“En prospectant cette poussière, nous pourrions en apprendre davantage sur les processus qui façonnent les systèmes planétaires tout en fournissant des informations importantes pour les futures missions visant à imager les planètes de la zone habitable”, a déclaré Debes. « En découvrant la quantité de poussière exozodiacale sur le chemin des planètes possibles dans les systèmes voisins, nous pouvons dire quelle taille les futurs télescopes devront pouvoir voir à travers. Les observations du coronagraphe romain pourraient offrir un tremplin crucial dans la recherche d’analogues terrestres. »

Le télescope spatial romain Nancy Grace est géré au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, avec la participation du Jet Propulsion Laboratory de la NASA et de Caltech / IPAC en Californie du Sud, du Space Telescope Science Institute à Baltimore et d’une équipe scientifique composée de scientifiques de divers établissements de recherche. Les principaux partenaires industriels sont Ball Aerospace and Technologies Corporation à Boulder, Colorado ; L3Harris Technologies à Melbourne, Floride ; et Teledyne Scientific & Imaging à Thousand Oaks, en Californie.

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Contact média :

Claire Andréoli

Centre de vol spatial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.

301-286-1940

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