Thèmes: Civilisation, Histoire, Sciences
Conférence du 20 janvier 2026
Par Madame Elsa DUCROT, astronome adjointe au CEA à Saclay.
Nous connaissons parfaitement notre système solaire composé d’une étoile, le Soleil, et de plusieurs planètes, certaines telluriques (dont la surface est solide et composées essentiellement de roches et de métaux) comme la Terre et d’autres gazeuses comme Jupiter. Depuis l’Antiquité, l’Homme s’est demandé si d’autres systèmes similaires au nôtre pouvait exister. Ce fut le cas d’Epicure et plus près de nous, au XVIe siècle, de Giordano Bruno (1548-1600) qui affirmait que chaque étoile est un soleil semblable au nôtre et que « l’univers est peuplé d’une quantité innombrable d’astres et de mondes identiques au nôtre ». Ces affirmations lui valurent le bûcher.
Les planètes découvertes en dehors de notre système solaire sont appelées exoplanètes. Il existe plusieurs méthodes pour les détecter sont deux principales : par vitesse radiale et avec la méthode du transit. Grâce à des télescopes toujours plus puissants et perfectionnés, les chercheurs effectuent un travail toujours plus remarquable sur l’histoire de l’origine de la vie.
I Comment découvrir de nouvelles planètes ?
Le 6 octobre 1995 les Suisses, Michel Mayor et Didier Queloz annoncent la découverte, depuis l’observatoire de Haute Provence, de 51 Pegasi b, première planète en dehors du système solaire. 51 Pegasi b constitue le prototype de la classe des Jupiter chauds, c’est-à-dire une planète géante gazeuse de masse comparable ou supérieure à celle de Jupiter dont la température est supérieure à ~ 1 000 kelvins (~730 °C). Son temps de révolution autour de son étoile est de seulement quatre jours, en comparaison de la révolution de Jupiter autour de notre Soleil de 12 ans. Ce système 51 Pegasi se trouve à 40 années-lumière de la Terre. Cette découverte de l’exoplanète 51 Pegasi b vaudra le Prix Nobel de physique aux deux chercheurs suisses en 2019.
Depuis 51 Pegasi b, 6080 exoplanètes ont été trouvées et confirmées à ce jour de 2026. Ces exoplanètes sont de différents types : petites, grandes, très denses ou gazeuses. Ce chiffre augmente quasiment chaque semaine.
Il est difficile de détecter des exoplanètes car une planète n’émet pas de lumière (elle ne fait que réfléchir celle qu’elle reçoit) et la distance qui nous sépare de l’étoile est bien plus importante que celle qui sépare l’exoplanète et son étoile ce qui implique que les instruments de détection doivent avoir un fort pouvoir séparateur pour les distinguer.
Il existe principalement deux méthodes pour détecter ces exoplanètes : par vitesses radiales ou par transit ;
M. Mayor et D. Queloz ont utilisé la méthode des vitesses radiales pour détecter la première exoplanète. Cette méthode utilise l’effet de Doppler ; lorsqu’un corps est en mouvement, les ondes émises par ce corps sont compressées à l’avant et distendues à l’arrière du déplacement. C’est cet effet Doppler qui change la sonorité de la sirène d’une ambulance lorsqu’elle est en mouvement. Pour le cas des exoplanètes, lorsqu’elles orbitent leur étoile, elles provoquent un léger mouvement de l’étoile par effet de gravité, et donc font varier les raies d’absorption de la lumière de l’étoile de façon périodique. Cette variation des raies présentes dans la lumière de l’étoile permet de conclure à la présence d’une planète en orbite. La méthode des vitesses radiales, méthode indirecte, permet, de plus, d’obtenir des informations sur la masse et la période orbitale de l’exoplanète étudiée.
La méthode des transits est aujourd’hui la technique la plus utilisée pour détecter les exoplanètes. Le transit de la planète devant son étoile fait varier la luminosité de cette dernière. Cette méthode de détection également indirecte est basée sur l’étude de la luminosité de l’étoile. La variation périodique de la luminosité d’une étoile peut s’interpréter comme due au passage régulier d’une planète devant son étoile, c’est-à-dire entre notre point d’observation -un télescope embarqué ou au sol – et l’étoile.
L’alignement étoile/planète/observateur est rare mais on trouve pourtant de nombreuses planètes avec cette technique, ce qui prouve qu’il y a des exoplanètes partout. Il n’est pas rare pour une étoile d’abriter des planètes en orbite, c’est même la norme.
Pendant qu’elle passe devant l’étoile, l’exoplanète fait barrière à la lumière de cette étoile, si bien que les mesures de luminosité effectuées en continu permettent de détecter un assombrissement correspondant.
La méthode des transits permet d’obtenir des informations sur la taille de l’exoplanète, car plus l’intensité de l’étoile diminue, plus la taille de la planète en transit est importante.
Grâce à la fréquence des transits, on peut déduire la distance de la planète à son étoile et ainsi la période orbitale de la planète.
Le transit d’une exoplanète permet également d’analyser la composition de cette planète.
La spectroscopie pendant le transit permet de savoir si elle possède une atmosphère, et quelle atmosphère. Si la planète ne possède pas d’atmosphère, il est possible d’étudier la composition de sa surface. (Voir ci-dessous point III)
II L’intérêt des étoiles ultra froides.
Comme avec nos instruments actuels il est difficile de détecter les transits des petites rocheuses de la taille de la terre, il est judicieux de s’intéresser en particulier aux étoiles ultra froides petites – des naines rouges froides – soit 10% de la taille du Soleil. Ces étoiles sont nombreuses et il est plus facile de détecter des planètes autour d’étoiles froides que d’étoiles plus chaudes.
Par ailleurs, il est intéressant d’étudier des exoplanètes dans la « zone habitable » de leur étoile. L’habitabilité d’une planète est la mesure de la capacité d’un corps astronomique à développer et accueillir la vie. La zone habitable est un domaine théorique à proximité de l’étoile au sein duquel toutes les planètes présentes pourraient disposer d’eau liquide à leur surface.
Après une source d’énergie, l’eau liquide est considérée comme l’un des éléments le plus important pour la vie (parmi les autres éléments essentiels on trouve les lipides, les protéines, les acides nucléiques), en grande partie en raison du rôle qu’elle joue sur Terre. Cette recherche d’eau liquide se base sur des paramètres nombreux et complexes. On cherche des biosignatures c’est-à-dire un élément, une molécule, une substance ou une particularité pouvant servir de preuve d’activité biologique passée ou présente. Établir la présence d’une atmosphère autour d’une exoplanète est d’autant plus difficile que la contamination stellaire pollue les spectres de transmission.
III Le matériel.
Le télescope spatial James Webb (JWST) a été développé par la NASA avec la participation de l’Agence spatiale européenne et de l’Agence spatiale canadienne.
Son lancement a eu lieu le 25 décembre 2021 par Ariane 5 au centre spatial de Kourou en Guyane. Il surpasse largement le télescope Hubble – en orbite terrestre – pour l’observation dans l’infrarouge mais contrairement à ce dernier il ne peut observer ni l’ultraviolet ni l’intégralité de la lumière visible. En revanche il couvre une très large gamme dans l’infra rouge proche et moyen.
Il tourne autour du Soleil au point de Lagrange L2, c’est-à-dire un point d’équilibre entre la Terre et le Soleil, qui est à 1,5 million de kilomètres de la Terre. Le temps d’observation est réparti par une commission scientifique, entre les équipes ayant contribué au projet et les chercheurs du monde entier, par le biais d’une évaluation annuelle de l’apport de leurs propositions.
Un de ses principaux objectifs est l’étude de l’atmosphère des exoplanètes afin de déterminer si les constituants permettant l’apparition de la vie (vapeur d’eau, oxygène…) sont présents dans d’autres systèmes solaires que le nôtre. Pour atteindre cet objectif, le JSWT utilise la méthode du transit : celle-ci consiste à effectuer une analyse spectrale de la lumière de l’étoile au moment où l’exoplanète s’interpose entre celle-ci et l’observatoire spatial. Lorsque cet événement se produit, la quantité de lumière de l’étoile reçue diminue et sa composition spectrale est modifiée si elle traverse l’atmosphère de l’exoplanète.
Schéma 1 : méthode du transit : le signal lumineux de l’étoile varie lorsque l’exoplanète s’interpose entre celle-ci et l’observatoire terrestre. Les caractéristiques spectrales du signal lumineux sont influencées par les caractéristiques de l’atmosphère (si présente) qui est traversée par la lumière.
L’analyse du spectre du rayonnement infrarouge reçu fera apparaître des raies d’absorption (schéma 2), qui permettront de déduire la composition moléculaire de l’atmosphère de l’exoplanète.
Schéma 2 : spectre d’une planète qui aurait une atmosphère à la composition similaire à celle de la Terre.
En 1999, l’astronome John Gizis découvre une étoile puis en 2016 à l’aide du télescope belge TRAPPIST – TRAnsiting Planets and PlanetIsmals Small Telescopes (Petit télescope dédié aux planètes en transit et aux planétésimaux dont le nom est un clin d’œil aux célèbres bières brassées par les moines trappistes) installé sur deux sites, un au Chili et l’autre au Maroc, une équipe menée par Michaël Gillon découvre d’abord 3 planètes en transit autour de cette étoile puis étend leur nombre à 7 en 2017.
Les informations de ces deux télescopes ont été croisées et complétées par celles de quatre télescopes basés aux Canaries, à Hawaï et en Afrique du Sud et enfin par une observation durant une vingtaine de jours consécutifs a permis de découvrir les quatre autres planètes. Le système planétaire TRAPPIST-1 est situé à environ 40 années-lumière de la Terre. Il est donc constitué d’au moins sept planètes rocheuses et est ainsi le système avec le plus de planètes rocheuses de tailles similaires à la Terre détecté à ce jour. Ce système a la particularité d’être très compact car toutes les planètes sont situées sur une orbite plus petite que celle de Mercure. En 2017 on détermine que trois de ces sept planètes sont des planètes rocheuses en zone habitable.
Système planétaire de TRAPPIST-1 en comparaison avec le système solaire interne.
L’observation d’étoiles naines rouges (50 étoiles) avec TRAPPIST était un prototype d’un projet de plus grande envergure, le projet SPECULOOS (1700 étoiles) -Search for habitable Planets EClipsing ULtra cOOls Stars (Recherche de planètes habitables autour d’étoiles extrêmement froides).
Ce projet (dont le nom est encore une référence à la gastronomie belge) -a été développé pour explorer des exoplanètes potentiellement habitables autour des étoiles les plus petites et froides du voisinage solaire du type TRAPPIST-1
Les exoplanètes détectées par SPECULOOS nous offrent l’opportunité d’analyser l’atmosphère de mondes extrasolaires similaires à notre Terre, afin notamment d’y chercher les traces d’une activité biologique.
On peut également citer le futur télescope HWO, – Habitable Worlds Observatory – un projet de la NASA pour 2040, dans le but de détecter des signes de vie sur des exoplanètes d’autres galaxies. Ce télescope doté d’un miroir primaire dont le diamètre serait compris entre 6,5 et 8 mètres, effectuerait ses observations dans l’ultraviolet en lumière visible et dans le proche infrarouge et utilisera l’imagerie directe pour observer des planètes type-Terre autour d’étoiles type Soleil.
III Conclusion
Alors existe-il de la vie en dehors de la terre ?
Rassemblée sous le nom d’exobiologie (étude de la vie sur Terre et ailleurs dans l’Univers), une recherche globale s’est mise en place mobilisant des scientifiques venus d’horizons aussi divers que la biologie, la géologie ou la philosophie pour partir à la recherche d’une vie dont la définition n’est pas simple.
S’il est fort probable que la vie existe hors de notre système solaire, il est important de conserver toutes les formes de vie sur la Terre. En effet, la vie telle que nous la connaissons est une conséquence de l’environnement terrestre.
La terre a créé toutes les formes de vie que nous connaissons, les conditions sur Terre ont sculpté tous les détails du vivant. Ce n’est pas la Terre qui est faite pour nous mais nous, qui sommes faits pour la Terre.
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