Les planètes en dehors de notre système solaire sont des choses plutôt ennuyeuses. Si ternes, nous ne pouvons les voir directement qu’en tamisant une dispersion de rayons réfléchis au milieu de l’éclat de leur étoile mère. Même dans ce cas, le mieux que nous puissions faire est une piqûre d’épingle pour identifier sa position.
Recueillir suffisamment de lumière pour révéler les détails complexes de ces mondes lointains nécessiterait une lentille bien plus grande que tout ce que nous pouvons construire. Un plus large que la Terre. Plus large que Jupiter, en fait.
Heureusement, des lentilles à l’échelle cosmique existent déjà. Grâce à la façon dont la masse creuse le tissu de l’espace, des objets lourds comme notre propre Soleil peuvent servir de télescopes à l’échelle cosmique.
Ce n’est pas que théorique. La lentille dite gravitationnelle a été démontrée pour la première fois il y a plus d’un siècle et a depuis été utilisée pour repousser les limites de la distance dans l’Univers que nous pouvons voir.
Mais utiliser la masse tourbillonnante de notre propre étoile pour dévoiler les changements délicats de coloration et de motif de la surface d’une exoplanète – c’est une toute autre histoire.
En 2020, un physicien du California Institute of Technology du nom de Slava Turyshev a proposé une technique par laquelle la lumière de balayage se pliant autour d’une planète pourrait être résolue en une sorte d’image.
Pour y parvenir, il faudrait un vaisseau spatial qui pourrait couvrir une vaste zone de l’espace, ce qui repousserait les limites des matériaux, du carburant et de la vitesse de la technologie actuelle.
En partant de l’idée de Turyshev, deux physiciens de l’Université de Stanford aux États-Unis ont maintenant proposé une nouvelle méthode pour utiliser la masse de distorsion spatiale du Soleil comme moyen de focaliser la faible lumière des exoplanètes en une image significative.
Alors que leur méthode repose plutôt sur l’envoi d’un observatoire spatial de la taille de Hubble dans les terres gelées de notre système solaire, l’algorithme pour tisser la lumière canalisée dans un anneau autour du Soleil en une image claire ne nécessite qu’un seul instantané de lumière.
Pour tester l’idée, les chercheurs ont utilisé les données des satellites météorologiques d’une Terre en rotation, la simulant comme un entonnoir de lumière enduit connu sous le nom d’anneau d’Einstein. Leur algorithme a réussi à déchiffrer l’image déformée, recréant un monde clairement reconnaissable (bien que plutôt pixélisé) que nous appelons chez nous.
À quoi pourrait ressembler la Terre vue à l’aide du Soleil. (Madurowicz et al., ApJ, 2022)
En théorie, le processus pourrait donner des images d’objets lointains 1 000 fois plus précises que tout ce que nous pouvons espérer en utilisant la technologie moderne.
“Nous voulons prendre des photos de planètes en orbite autour d’autres étoiles qui soient aussi bonnes que les photos que nous pouvons faire des planètes de notre propre système solaire”, explique le physicien Bruce Macintosh.
“Avec cette technologie, nous espérons prendre une photo d’une planète à 100 années-lumière qui a le même impact que l’image de la Terre d’Apollo 8.”
Depuis la découverte de la première exoplanète au début des années 1990, les astronomes ont découvert des signes de plus de 5 000 mondes en orbite autour d’étoiles dans la Voie lactée (et peut-être au-delà).
Ces signes sont l’équivalent d’entendre des pas dans l’obscurité, cependant. Nous pouvons en déduire la taille de la planète et sa vitesse de déplacement. On pourrait même passer au crible quelques détails sur la composition de son atmosphère et sa température.
Le reste est laissé à notre imagination, inspirée des caractéristiques des planètes composant notre propre système solaire.
Pourtant, la résolution des caractéristiques des nuages, des océans, des gisements minéraux et même des gouffres et des montagnes dans les exoplanètes pourrait nous en dire beaucoup plus sur les points communs des caractéristiques géologiques à travers l’Univers – y compris le potentiel de biologie extraterrestre.
“En prenant une photo d’une autre planète, vous pourriez la regarder et peut-être voir des échantillons verts qui sont des forêts et des taches bleues qui sont des océans – avec cela, il serait difficile d’affirmer qu’elle n’a pas de vie”, explique Macintosh.
Le plus grand obstacle à l’utilisation de cette technique particulière est le voyage qu’un tel observatoire devrait faire.
À l’heure actuelle, la sonde Voyager 1 est l’objet créé par l’homme le plus éloigné à s’être jamais aventuré dans l’obscurité froide du système solaire extérieur. Lancé en 1977, il a depuis parcouru 23 milliards de kilomètres (14,5 milliards de miles). C’est 156 fois l’écart entre la Terre et le Soleil.
La destination requise pour un télescope d’espionnage d’exoplanètes qui utilise le Soleil comme objectif est plus de quatre fois cette distance record, un voyage qui prendrait au moins un siècle à faire en utilisant tout notre savoir-faire actuel.
Des solutions innovantes aux voyages spatiaux longue distance pourraient bien sûr nous y amener plus tôt. Cela signifie qu’il est possible qu’un télescope cosmique espionnant une exoplanète ait encore son jour au Soleil.
Cette recherche a été publiée dans Le Journal Astrophysique.
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