Univers

« La découverte d’une planète autour de b Centauri est très enthousiasmante car elle change complètement l’image des étoiles massives en tant qu’hôtes de planètes », explique Markus Janson, astronome à l’université de Stockholm (Suède) et premier auteur de la nouvelle étude publiée aujourd’hui en ligne dans Nature.

Situé à environ 325 années-lumière dans la constellation du Centaure, le système à deux étoiles b Centauri (également connu sous le nom de HIP 71865) a au moins six fois la masse du Soleil, ce qui en fait de loin le système le plus massif autour duquel une planète a été confirmée. Jusqu’à présent, aucune planète n’avait été repérée autour d’une étoile plus de trois fois plus massive que le Soleil.

La plupart des étoiles massives sont également très chaudes et ce système ne fait pas exception : son étoile principale est une étoile dite de type B qui est plus de trois fois plus chaude que le Soleil. En raison de sa température intense, elle émet de grandes quantités de rayonnements ultraviolets et de rayons X.

La très importante masse et la chaleur de ce type d’étoile ont un fort impact sur le gaz environnant, ce qui devrait jouer contre la formation de planètes. En particulier, plus une étoile est chaude, plus elle produit de rayonnement de haute énergie, ce qui entraîne une évaporation plus rapide de la matière environnante. « Les étoiles de type B sont généralement considérées comme des environnements assez destructeurs et dangereux, et l’on pensait qu’il serait extrêmement difficile de former de grandes planètes autour d’elles », explique Markus Janson.

Mais la nouvelle découverte montre que des planètes peuvent en fait se former dans des systèmes stellaires aussi hostiles. « La planète de b Centauri est un monde extraterrestre dans un environnement complètement différent de celui que nous connaissons ici sur Terre et dans notre système solaire », explique le coauteur Gayathri Viswanath, doctorant à l’université de Stockholm. « C’est un environnement dur, dominé par des radiations extrêmes, où tout est à une échelle gigantesque : les étoiles sont plus grandes, la planète est plus grande, les distances sont plus grandes. »

En effet, la planète découverte, baptisée b Centauri (AB)b ou b Centauri b, est également extrême. Elle est 10 fois plus massive que Jupiter, ce qui en fait l’une des planètes les plus massives jamais découvertes. De plus, elle se déplace autour du système stellaire sur l’une des orbites les plus larges jamais découvertes, à une distance 100 fois supérieure à la distance entre Jupiter et le Soleil. Cette grande distance par rapport à la paire d’étoiles centrale pourrait être la clé de la survie de la planète.

Ces résultats ont été rendus possibles grâce à l’instrument de pointe SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) installé sur le VLTde l’ESO au Chili. SPHERE a déjà réussi à imager plusieurs planètes en orbite autour d’étoiles autres que le Soleil. Il a notamment pris la toute première image de deux planètes en orbite autour d’une étoile semblable au Soleil.

Cependant, SPHERE n’était pas le premier instrument à imager cette planète. Dans le cadre de leur étude, les membres de l’équipe ont examiné les données d’archives sur le système b Centauri et ont découvert que la planète avait en fait été observée il y a plus de 20 ans par le télescope de 3,6 m de l’ESO, bien qu’elle n’ait pas été reconnue comme une planète à l’époque.

Grâce à l’ELT (Extremely Large Telescope) de l’ESO, qui devrait commencer ses observations dans le courant de la décennie, et aux améliorations apportées au VLT, les astronomes pourraient être en mesure d’en savoir plus sur la formation et les caractéristiques de cette planète. « Ce sera une tâche fascinante que d’essayer de comprendre comment elle a pu se former, ce qui reste un mystère pour l’instant », conclut Markus Janson.

Voir en ligne : Le communiqué sur le site de l’ESO

La revue a vérifié la maturité de l’ensemble du satellite (le module de service et le module de charge utile), confirmant la solidité des interfaces satellite-charge utile et le calendrier de développement de la charge utile. Un accent particulier a été mis sur la production en série de 26 caméras, et la robustesse du calendrier de développement des deux modules. PLATO utilisera les 26 caméras pour découvrir et caractériser les exoplanètes qui orbitent autour d’étoiles similaires à notre Soleil.

Ce jalon critique a été établi spécifiquement pour PLATO au moment de l’adoption de la mission en raison des risques de développement associés à la production en série des caméras.

Après le travail de groupes de revue constitués d’une centaine d’experts de l’ESA, le comité directeur de la revue du 11 janvier 2022 a statué avec succès sur la conception, la production et l’assemblage des caméras. Cette étape a été validée grâce aux tests des modèles structurels, d’ingénierie et de qualification des sous-systèmes des caméras, effectués dans plusieurs installations européennes. Les propriétés thermo-élastiques du banc optique, qui va accueillir les 26 caméras, ont été vérifiées grâce à une nouvelle technique de test développée par le maître d’œuvre du satellite, OHB System AG (Allemagne).

Avec cette validation, la deuxième phase du contrat industriel mené par OHB System AG en tant que maître d’œuvre avec Thales Alenia Space (France) et RUAG Space System (Suisse), peut désormais démarrer.

La fourniture de la charge utile PLATO relève de la responsabilité de l’ESA (Agence spatiale européenne) en collaboration avec un consortium européen d’instituts et d’industrie. La prochaine étape importante pour PLATO est la revue critique de conception de l’ensemble du satellite en 2023, avant de procéder à son assemblage.

Après son lancement, actuellement prévu pour fin 2026, PLATO se rendra au second point de Lagrange, à 1,5 million de km au-delà de la Terre dans la direction opposée au Soleil. Il y rejoindra les satellites Gaia déjà sur place, James Webb en chemin et Euclid dont le lancement est prévu en 2023. Au point de Lagrange L2, PLATO observera plus de 200 000 étoiles au cours de son fonctionnement nominal de quatre ans, à la recherche de baisses régulières de leur lumière, baisses causées par le transit d’une planète devant le disque de l’étoile. L’analyse de ces transits et des variations de lumière stellaire permettront de déterminer avec précision les propriétés des exoplanètes et de leurs étoiles hôtes.

A travers notamment 5 laboratoires CNRS/INSU et 1 laboratoire CEA/CNRS (l’IAS, l’IRAP, le LAM, le LESIA et IRFU/AIM) la France, avec le soutien du CNES, contribue à différents aspects de la mission dont :

– l’étalonnage et les tests thermiques des caméras, – le logiciel bord, – l’électronique des caméras rapides, – les logiciels scientifiques pour l’analyse des signaux stellaires et planétaires.

Au total, c’est plus d’une centaine de chercheurs et ingénieurs dans onze laboratoires français et au CNES qui suivent le développement de la mission et préparent son exploitation scientifique.

Focus sur l’implication du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille

Le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille est fortement impliqué sur les aspects exoplanètes de la mission au niveau scientifique et dans la réalisation du logiciel de recherche et caractérisation des exoplanètes. Il est aussi Centre de Données, en charge de rassembler et mettre à disposition du consortium les observations sol qui vont compléter les futures mesures de PLATO et qui permettront notamment de mesurer la masse des planètes.

Voir en ligne : Le communiqué de presse de l’ESA

Pourquoi avoir créé le GIS Paradise ?

En France, nous avons des moyens très conséquents au sein de plusieurs laboratoires pour assembler, caractériser, et étalonner les instruments scientifiques des missions spatiales. Forts de ces moyens, nous contribuons à de nombreuses missions spatiales internationales. L’ensemble de ces dispositifs, sur le plan académique, est unique au monde et fait des laboratoires français des partenaires privilégiés pour le CNES en premier lieu, mais plus largement pour les agences spatiales à travers le monde. L’opération et la maintenance de ces moyens d’envergure sont couteuses : en général, un investissement nécessite un coût annuel récurent de l’ordre de 10 % de son coût d’investissement. Le groupement d’intérêt scientifique (GIS) Paradise a été créé pour rendre plus visible cette contribution majeure de la communauté française et en obtenir une meilleure reconnaissance et valorisation financière.

Quelles plateformes en font partie ?

Paradise regroupe six plateformes :

• La station d’étalonnage de l’Institut d’astrophysique spatiale (IAS) à Orsay
• La plateforme d’intégration et de tests (PIT) de l’Observatoire Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (OVSQ) à Guyancourt
• Les moyens d’essais du Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique (LESIA) à Meudon
• Les moyens d’essais du Laboratoire astrophysique, instrumentation, modélisation (AIM) à Saclay
• Les moyens d’essais du Laboratoire d’astrophysique de Marseille (LAM)
• Les moyens d’essais de l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP) à Toulouse

Celles-ci permettent de réaliser plusieurs types de tests :

• Mise en conditions spatiales (vide et froid) grâce à de grandes cuves capables de reproduire ces conditions ;
• Vérification de la résistance à ces conditions en répétant les cycles thermiques un certain nombre de fois ;
• Tests de vibrations grâce à des pots vibrants qui permettent de reproduire le type de chocs que va subir le satellite au décollage de la fusée notamment.

 

Toutes ces manipulations ont lieu en salles blanches, salles où la concentration de particules est maintenue à un niveau bas et où la température, la pression et l’humidité sont controlées avec précision. Les instruments destinés aux missions spatiales sont testés dans les cuves pendant plusieurs semaines, voire plusieurs mois, contrôlés avec précision grâce à des séries de capteurs, et surveillés continuellement via des tableaux de bord détaillant les mesures et permettant des alertes lors de la détection d’un défaut qui pourrait être critique pour l’instrument. Pour certaines phases de tests et d’étalonnage, les équipes se relaient en 3×8 pour opérer et surveiller 24h/24. C’est également en salle blanche que sont stockées les différentes pièces des systèmes en attendant leur assemblage ou leur livraison à une partenaire tiers ou une agence spatiale.

Dès que que tous les tests ont été réalisés avec succès, les équipements sont livrés à l’agence spatiale en charge de la mission, un à deux ans avant le lancement. C’est le délai nécessaire pour assembler l’ensemble de la charge utile qui sera envoyée par le lanceur et lui faire passer une dernière batterie de tests.

La plus vieille station d’étalonnage en France

La construction de la station d’étalonnage de l’IAS à Orsay a démarré en 1989. C’est la plus vieille station en France et aussi celle qui possède le plus grand nombre de cuves d’étalonnage : huit au total. Elle a contribué à de nombreuses missions spatiales internationales, toujours avec succès, grâce à la performance de ses moyens techniques et à l’implication de ses équipes. Prochaine en date : la mission Plato qui sera lancée en 2026 pour rechercher des exoplanètes et caractériser leurs étoiles. L’IAS sera l’une des trois stations responsables de l’intégration et de la vérification des assemblages de fabrication des caméras. Sur les 26 caméras, entre 10 et 12 devraient passer par les cuves de l’IAS.

Quelles sont les dernières missions spatiales auxquelles ont contribué les moyens du GIS ?

L’instrument Supercam, de la mission Perseverance, a été étalonné et assemblé à l’IRAP. Perseverance est un rover de la NASA qui est arrivé sur Mars en février 2021 et dont l’objectif est d’examiner l’habitabilité de la planète et de chercher des traces de vie.

En décembre 2021, le télescope spatial JWST, successeur du fameux Hubble, a été lancé avec succès. L’un de ses instruments, MIRI, le seul à opérer dans l’infrarouge moyen, pourra révéler la formation des galaxies plus de douze milliards d’années dans le passé, scruter la formation des étoiles ou encore mesurer la température des planètes dans la zone habitable de leur soleil. Ses différentes composantes ont été testées à AIM, au LAM, au LESIA et à l’IAS.

En 2023, deux grandes missions décolleront : Juice et Euclid. Juice effectuera des observations détaillées de Jupiter et de trois de ses plus grandes lunes glacées. L’IAS a développé et étalonné son spectro-imageur visible et proche infrarouge, baptisé MAJIS. Quant à Euclid, son objectif est de cartographier tout un pan de l’Univers, en particulier en effectuant des mesures de la matière et de l’énergie noires, afin de comprendre pourquoi l’expansion de l’Univers s’accélère. Son spectro-photomètre proche infrarouge, NISP, chargé de cartographier les grandes structures de l’Univers, est passé entre les mains du LAM. Quant à VIS, la deuxième plus grande caméra spatiale en lumière visible jamais réalisée, elle a été étalonnée par AIM.

Les nanosatellites

Certaines plateformes de Paradise, en particulier la PIT de l’OVSQ, commencent à accueillir des développements de nanosatellites. Ces tout petits satellites, de quelques décimètres cubes, peuvent apporter des contributions complémentaires aux programmes spatiaux plus conventionnels. On envisage notamment de les utiliser pour l’étude de l’atmosphère ou de la météo de l’espace (impact de l’activité solaire sur la Terre). La possibilité de déployer plusieurs nanosatellites d’un coup, afin d’obtenir simultanément des mesures à différents endroits, ouvre, par exemple, de nouvelles opportunités. Ils peuvent aussi accompagner de plus gros satellites, comme ce fut le cas pour la mission Insight où des images de son atterrissage sur Mars furent prises par deux nanosatellites embarqués. Ce domaine émergent est considéré avec attention par certaines équipes de Paradise.

Quels sont les missions de Paradise ?

Sa mission principale est de définir un mode de fonctionnement homogène, utilisant notamment des procédures partagées, incluant les demandes de prestations, les rapports de mesures et tests, le contrôle qualité. Toutes les procédures doivent être rédigées, puis accompagnées, par des qualiticiens, notamment pour éviter toute erreur pouvant avoir de grosses répercussions en termes de planning et de coût, mais également de stress pour les équipes. Dans les faits, 10 % du personnel impliqué sur de tels développements est dédié au contrôle qualité. Dans l’esprit de maintenir les moyens au meilleur niveau, le GIS propose annuellement un plan concerté de jouvence et d’évolution des plateformes en fonction des nouveaux besoins des laboratoires.

Autre mission : définir et veiller à l’application d’un modèle de coût cohérent des prestations effectuées à l’ensemble des partenaires, afin de permettre la facturation et la valorisation des projets auprès des agences spatiales en France et à l’étranger.

Qu’est-ce que l’inscription du GIS sur la feuille de route IR du Ministère va changer ?

Paradise était candidat au statut d’infrastructure de recherche (IR) dès le début, mais pour y accéder, il fallait d’abord prouver la solidité de la gouvernance de la structure, ce qui a été rendu possible par la constitution du GIS. Grâce au statut d’IR, Paradise bénéficie d’une reconnaissance du Ministère de la recherche (MESRI) lui permettant d’augmenter sa visibilité, tout en restant une structure au plus proche de l’opérationnel. Être IR va également l’autoriser à candidater à des financements spécifiques à ces infrastructures pour son fonctionnement et son développement. Enfin, l’inscription sur la feuille de route IR est une garantie pour le long terme. Une évaluation annuelle est exigée pour rester sur cette feuille de route, mais les plateformes de Paradise ont fait leurs preuves depuis longtemps, dotant d’emblée cette infrastructure de la robustesse attendue.

Propos recueillis par Marie Perez

Voir en ligne : L’article sur le site de l’INSU

La planète, appelée Kepler-16b, n’avait jusqu’à présent été observée qu’à l’aide du télescope spatial Kepler. Elle est en orbite autour de deux étoiles. Les deux étoiles sont également en orbite l’une autour de l’autre, ce que l’on appelle un système stellaire binaire. Kepler-16b est située à quelque 245 années-lumière de la Terre et, comme la planète Tatooine de Luke Skywalker, dans l’univers de la Guerre des étoiles, elle présenterait deux couchers de soleil si l’on pouvait se tenir à sa surface.

C’est avec le fameux télescope de 193 cm de l’OHP équipé de son spectrographe SOPHIE que cette nouvelle observation a été effectué. L’équipe a pu détecter la planète en utilisant la méthode des vitesses radiales, dans laquelle les astronomes observent les effets d’une planète sur le mouvement de l’étoile autour de laquelle elle est en orbite.

La détection de Kepler-16b grâce à la méthode des vitesses radiales met en évidence qu’il st aussi possible de détecter des planètes circumbinaires à l’aide de méthodes traditionnelles d’observation au sol moins coûteuses que l’utilisation de télescopes spatiaux. Notons aussi que cette méthode permet de détecter plus facilement la présence d’autres planètes dans un système, et qu’elle permet de mesurer la propriété la plus fondamentale d’une planète ; à savoir sa masse.

Après avoir démontré l’efficacité de cette stratégie à de Kepler-16b, l’équipe poursuit la recherche de planètes circumbinaires encore inconnues jusqu’à présent. L’objectif est de contribuer à répondre aux questions sur la formation des planètes. Habituellement, on pense que la formation des planètes a lieu dans un disque protoplanétaire – un disque de poussière et de gaz qui entoure une jeune étoile. Cependant, ce processus pourrait ne pas être possible dans un système circumbinaire.

En se basant sur ce modèle standard, il est difficile de comprendre comment des planètes circumbinaires peuvent exister. La présence de deux étoiles interfère en effet avec le disque protoplanétaire, ce qui empêche la poussière de s’agglomérer en planètes, un processus appelé accrétion.

Le Professeur Amaury Triaud, de l’Université de Birmingham, premier auteur de l’article précise : « on peut aussi supposer que la planète s’est formée loin des deux étoiles, là où leur influence est plus faible, puis qu’elle s’est déplacée vers l’intérieur dans un processus appelé migration induite par le disque. Nous pourrions également arriver à la conclusion que nous devons revoir notre compréhension du processus d’accrétion planétaire. »

Neda Heidari, étudiante en thèse au LAM, qui a analysé les mesures de vitesses radiales explique « Les planètes circumbinaires fournissent l’un des indices les plus clairs que la migration engendrée par les disques est un processus crédible, et qu’il se produit régulièrement. »

Le Dr Isabelle Boisse du LAM, scientifique responsable de l’instrument SOPHIE qui a été utilisé pour collecter les données de cette étude explique : « Cette découverte met clairement en évidence que les télescopes au sol restent tout à fait pertinents pour mener des recherches sur les exoplanètes et qu’ils peuvent permettre de développer de nouvelles stratégies d’observation tout à fait passionnantes. Dans la continuité de cette étude nous allons maintenant analyser les données prises sur de nombreux autres systèmes d’étoiles binaires, et rechercher de nouvelles planètes circumbinaires. »

Le Dr Alexandre Santerne, lui aussi du LAM et responsable de l’obtention des données, explique : « Kepler-16b a été découvert pour la première fois il y a 10 ans par le satellite Kepler de la NASA en utilisant la méthode des transits. Ce système a été la découverte la plus inattendue faite par Kepler. Nous avons choisi d’utiliser le télescope de 193 cm de l’OHP afin de démontrer que la méthode des vitesses radiales pouvait également permettre d’étudier des systèmes tels que Kepler-16. »

Voir en ligne : L’article scientifique