Nos tutelles

Nos partenaires

annuaire

aigle

Rechercher




Accueil > Recherche > Les Axes et Activités de Recherche > Astrophysique Stellaire > Thèmes de recherche

Le LUPM s’engage dans PLATO, un projet spatial européen pour la découverte d’exoplanètes

publié le , mis à jour le

PLATO 2.0 [PLAnetary Transits and Oscillations of stars] est un observatoire qui sera embarqué dans l’espace pour la recherche de planètes appartenant à d’autres systèmes solaires. C’est une mission scientifique de l’ESA dont le lancement est prévu d’ici 2024.

Concept de la mission spatiale

La requête scientifique de pouvoir détecter et caractériser un grand nombre de planètes de type terrestre autour d’étoiles lumineuses a déterminé la conception de ce qui est nommé le module de charge utile [à savoir les instruments scientifiques] de PLATO. Il fournit un large champ visuel [FoV] pour maximiser avec un seul pointage le nombre d’étoiles lumineuses observées et peu abondamment distribuées dans le ciel, et permet au satellite de couvrir une grande partie du ciel en mode pas à pas.

Copyright : ESA - C. Carreau
Copyright : ESA - C. Carreau

En outre, il fournit l’exactitude photométrique exigée pour détecter des planètes de taille d’une Terre et une dynamique photométrique élevée, permettant à des astronomes d’observer les étoiles lumineuses (de magnitude ≥ 4) aussi bien que les étoiles plus faibles jusqu’à 16 mag. Cette observation du ciel est réalisée grâce à un concept d’instrument multi-télescopes, nouveau pour un télescope spatial.

La mission se compose d’un module qui est le vaisseau spatial proprement dit, et d’un module de charge utile comprenant les télescopes et les caméras. PLATO devrait être lancé sur une fusée Soyouz-Fregat pour être propulsé dans une orbite de Lissajous autour du point L2 Lagrange. Pour protéger l’instrument contre la lumière solaire, il devra basculer de 90° son champ de vision tous les 3 mois.

Le 2ème point de Lagrange (L2) est un point situé à 1,5 millions de kilomètres de la Terre sur la ligne définie par le Soleil et la Terre. Au point L2, la force de la rotation autour du Soleil équilibre l’attraction gravitationnelle de la Terre, de la Lune et du Soleil. PLATO tournera dans une orbite autour de L2 ; cette orbite a un diamètre d’environ 1 million de kilomètres, approximativement situé sur une perpendiculaire à l’axe Terre-Soleil.

Les objectifs scientifiques

Le but premier de PLATO est d’ouvrir une nouvelle voie dans la science des exoplanètes, en détectant les exoplanètes terrestres dans la zone habitable des étoiles de type solaire et en caractérisant leurs propriétés. PLATO fournira les informations nécessaires (rayons de planète, densités moyennes, irradiation stellaire, et architecture des systèmes planétaires) pour déterminer l’adaptation à la vie de ces nouveaux mondes, pour beaucoup avec des caractéristiques inattendues.

PLATO répondra à la question essentielle et captivante : combien peut-il y avoir de planètes ressemblant à la nôtre et appropriées au développement de la vie ?

Cette voie de la recherche scientifique requiert un véritable effort pluridisciplinaire.

PLATO mènera ce projet à bien en combinant :

- la détection de planètes et la détermination de leur rayon à partir des transits photométriques,
- la détermination des masses des planètes par un suivi au sol de leur vitesse radiale,
- la détermination des masses stellaires, des rayons, et des âges précis par astrosismologie,
- l’identification des cibles brillantes pour la spectroscopie atmosphérique.

La mission caractérisera des milliers de planètes rocheuses (y compris des jumeaux de la Terre), glaciaires ou géantes en fournissant des mesures de grande précision de leur rayon (2% de précision), de leur masse (inférieure à 10% de précision) et de leur âge (10% de précision). Ceci révolutionnera notre compréhension de la formation des planètes et de l’évolution des systèmes planétaires.

Exoplanète - Vue d'artiste du système de l'étoile HD 10180 - Image ESO
Exoplanète - Vue d’artiste du système de l’étoile HD 10180 - Image ESO

PLATO permettra la réalisation du premier catalogue des planètes dont l’existence est confirmée, et situées dans des zones où la vie peut théoriquement apparaître.

Au final, le catalogue de PLATO se composera de milliers de planètes caractérisées de tous les types, de 85 000 étoiles avec des âges et des masses exactement évalués, et de 1 000 000 de courbes lumineuses stellaires de haute précision.

Alors que la structure et les distributions de masse des corps dans notre Système Solaire sont bien connues, nous n’avons qu’une connaissance indirecte et partielle de sa formation et de son évolution. Pour placer notre système dans un contexte nous devons observer d’autres systèmes et étudier leurs architectures et composition. D’après les observations actuelles, il est devenu évident que les compositions des exoplanètes peuvent sensiblement différer de celles des planètes du Système Solaire et ceci doit nous renseigner sur le processus de leur formation.

Grâce à PLATO, la densité et à la composition des exoplanètes seront obtenues à partir de la masse et du rayon mesurés. En outre, des propriétés importantes des étoiles environnées d’un système planétaire, telles que leur composition chimique et leur activité stellaire seront mesurées par PLATO, et le suivi au sol sera exploité pour un grand nombre de systèmes. PLATO devrait nous aider à répondre à la question : à quel point notre Système Solaire est-il exceptionnel ou non ?

La caractérisation fine des exoplanètes et l’étude de l’évolution des systèmes exoplanétaires nécessite une connaissance et une modélisation fines des étoiles hôtes. La mission PLATO comporte donc un volet de physique stellaire important avec pour objectif de pouvoir en déterminer les paramètres fondamentaux, les âges, les masses et les rayons très précisément (entre 2% et 10% près).

Les instruments

Les instruments se composent de 32 « télescopes normaux » avec des plans focaux équipés de caméras CCD, fonctionnant dans la lumière blanche et fournissant un champ de vision très large. Leur lecture se fera à une cadence de 25s et permettra la capture des étoiles de mv > 8. Deux caméras « rapides » supplémentaires avec une cadence élevée de lecture (2,5 s) seront employées pour des étoiles de mv 4-8.

Un élément important de PLATO sera l’organisation d’observations de suivi au sol. En particulier, la mesure des vitesses radiales des étoiles pour lesquelles des transits auront été détectés permettra d’une part de confirmer la présence des planètes et d’autre part de mesurer leur masse.

Par ailleurs, pour les exoplanètes détectées autour des étoiles les plus proches et les plus brillantes, des observations avec d’autres instruments, comme l’E-ELT ou bien le télescope spatial JWST, permettront une étude des atmosphères planétaires.

Le satellite PLATO - Image Il Corriere
Le satellite PLATO - Image Il Corriere

L’ensemble des instruments est monté sur un banc optique. Les caméras sont basées sur une conception entièrement dioptrique avec 6 lentilles. Chaque caméra dispose d’un champ de vision de 1100 deg2 et d’une ouverture de 120 mm, et est équipée d’une rangée de 4 CCDs, chacun avec 45102 pixels d’une taille de 18 μm, adapté aux caméras « normales » ainsi qu’aux caméras « rapides » (en mode transfert).

L’implication du LUPM

- Des chercheurs et enseignants-chercheurs de l’équipe Astronomie Stellaire (AS) du LUPM sont impliqués dans la partie Plato Science Preparation Management (PSPM) de la mission, qui inclut tous les développements scientifiques nécessaires à la réussite de la mission.

- B. Plez et A. Palacios sont ainsi responsables de Work Packages dans la partie « Stellar Science » du PSPM (WP 122 100 1D model atmopsheres et WP 121 200 Transport processes respectivement), avec une participation au WP 122300 (paramètres stellaires)
- D’autres chercheurs du LUPM sont également intégrés à d’autres groupes de travail de la partie Stellar Science (modélisation de l’évolution et des atmosphères stellaires) et Follow-up coordination (suivi sol des cibles principales PLATO en spectropolarimétrie).


Liens recommandés (d’où est tiré l’essentiel des informations de l’article) :

- Site de l’ESA
- Site de l’OBSPM
- Site de l’INSU