Regarder directement les étoiles est un mauvais moyen de trouver des planètes en orbite autour de soleils lointains, mais en utilisant une nouvelle technique, les scientifiques peuvent désormais tamiser la lumière des étoiles pour trouver de nouvelles exoplanètes des millions de fois plus faibles que leurs étoiles parentes.
«Nous sommes aveuglés par cette lumière des étoiles», explique Ben R. Oppenheimer, conservateur au département d'astrophysique du Musée américain d'histoire naturelle et chercheur principal du projet 1640. «Une fois que nous pouvons réellement voir ces exoplanètes, nous pouvons déterminer les couleurs qu'elles émettent , les compositions chimiques de leurs atmosphères, et même les caractéristiques physiques de leurs surfaces. En fin de compte, les mesures directes, lorsqu'elles sont effectuées depuis l'espace, peuvent être utilisées pour mieux comprendre l'origine de la Terre et rechercher des signes de vie dans d'autres mondes. »
En utilisant des méthodes de détection indirecte, les astronomes ont trouvé des centaines de planètes en orbite autour d'autres étoiles. Les étoiles lumineuses émettent cependant des dizaines de millions à des milliards de fois plus brillantes que la lumière réfléchie par les planètes.
Le projet 1640 est un système d'imagerie de télescope avancé, composé du système d'optique adaptative, des instruments et des logiciels les plus avancés au monde. Le projet fonctionne au télescope Hale de 200 pouces de l’observatoire de Palomar en Californie. Les ingénieurs de l'American Museum of Natural History, du California Institute of Technology et du Jet Propulsion Laboratory de la NASA ont travaillé plus de six ans pour développer le nouveau système.
L’atmosphère de la Terre fait des ravages avec la lumière des étoiles. Le chauffage et le refroidissement de l'atmosphère produisent des turbulences qui créent un effet scintillant sur la lumière ponctuelle d'une étoile. L'optique dans un télescope déforme également la lumière. Les instruments qui composent le projet 1640 manipulent la lumière des étoiles en déformant un miroir plus de 7 millions de fois par seconde pour contrer le scintillement. Cela produit une image infrarouge cristalline de l'étoile avec une précision inférieure à un nanomètre; environ 100 fois plus petite qu'une bactérie typique.
"L'imagerie directe des planètes est extrêmement difficile", a déclaré Charles Beichman, directeur exécutif de la NASA ExoPlanet Science Institute au California Institute of Technology. "Imaginez-vous en train de voir un luciole tournoyer autour d'un projecteur à plus de mille kilomètres."
Un coronographe, construit par l'American Museum of Natural History, obscurcit optiquement l'étoile en laissant d'autres objets célestes dans le champ de vision. D'autres instruments aident à créer une «éclipse artificielle» à l'intérieur du projet 1640. Il ne reste qu'environ un demi pour cent de la lumière d'origine sous la forme d'un fond moucheté. Ces taches peuvent encore être des centaines de fois plus brillantes que les planètes sombres. Les instruments contrôlent la lumière des taches pour atténuer davantage leur luminosité. Ce que l'instrument crée est un trou sombre où l'étoile se trouvait tout en laissant la lumière réfléchie par toutes les planètes. La coordination du système est extrêmement importante, disent les chercheurs. Même la plus petite fuite de lumière étoufferait la lumière incroyablement faible des planètes en orbite autour d'une étoile.
Pour l'instant, le projet 1640, le système d'imagerie le plus avancé et le plus contrasté au monde, se concentre sur les étoiles brillantes relativement proches de la Terre; à environ 200 années-lumière. Leur enquête de trois ans comprend des plans pour l'image de centaines de jeunes étoiles. Les planètes qu'ils pourraient trouver sont probablement de très grands corps de la taille de Jupiter.
«Plus nous en apprenons sur eux, plus nous réalisons à quel point les systèmes planétaires peuvent être différents des nôtres», a déclaré l'astronome du Laboratoire de propulsion par jet Gautam Vasisht. «Toutes les indications indiquent une grande diversité de systèmes planétaires, bien au-delà de ce qui était imaginé il y a seulement 10 ans. Nous sommes au bord d'un nouveau domaine incroyablement riche. »
En savoir plus sur le projet 1640: http://research.amnh.org/astrophysics/research/project1640
Légende de l'image: Deux images de HD 157728, une étoile voisine 1,5 fois plus grande que le Soleil. L'étoile est centrée sur les deux images, et sa lumière a été principalement éliminée par le système d'optique adaptative et le coronographe. La lumière stellaire restante laisse un arrière-plan moucheté sur lequel les objets plus faibles ne peuvent pas être vus. À gauche, l'image a été prise sans le contrôle ultra-précis de la lumière des étoiles dont Project 1640 est capable. À droite, le capteur de front d'onde était actif et un trou carré plus sombre s'est formé dans la lumière stellaire résiduelle, permettant aux objets jusqu'à 10 millions de fois plus faibles que l'étoile d'être vus. Des images ont été prises le 14 juin 2012 avec le projet 1640 sur le télescope Hale de 200 pouces du Palomar Observatory. (Gracieuseté du projet 1640)
