La conception rectangulaire des télescopes pourrait inaugurer la chasse à la Terre 2.0

DNVN - Des scientifiques développent un modèle de télescope rectangulaire, promettant d'ouvrir une nouvelle ère dans la recherche de la « Terre 2.0 » (un terme désignant les planètes situées en dehors du système solaire qui présentent des conditions similaires à celles de la Terre et sont capables d'abriter la vie).

La recherche de planètes semblables à la Terre représente depuis longtemps un défi majeur en astronomie, car la luminosité intense des étoiles les rend presque totalement invisibles. Les télescopes traditionnels ne sont pas adaptés à cette tâche. Cependant, une idée audacieuse, celle d'un télescope infrarouge rectangulaire, vient d'être proposée. Elle promet de surmonter cet obstacle et d'aider l'humanité à découvrir des dizaines de planètes potentielles dans un rayon de 30 années-lumière, ouvrant ainsi la voie à la recherche de signes de vie extraterrestre.

La Terre est la seule planète connue à abriter la vie. Toute vie sur cette planète bleue dépend de l'eau liquide pour permettre les réactions chimiques essentielles. Des organismes unicellulaires simples existent depuis presque aussi longtemps que la Terre, mais il a fallu environ 3 milliards d'années pour que des organismes multicellulaires plus complexes évoluent. L'espèce humaine, quant à elle, n'existe que depuis une infime fraction de l'histoire de la planète, moins d'un dix-millième de l'âge de la Terre.

Cette chronologie suggère que la vie n'est peut-être pas rare sur les planètes abritant de l'eau liquide. Cependant, les êtres intelligents capables d'explorer l'univers sont probablement extrêmement rares. Si l'humanité souhaite rechercher la vie au-delà de la Terre, l'approche la plus probable consiste à l'approcher directement par l'observation des planètes.

Conception d'un télescope spatial rectangulaire, inspirée du télescope spatial réfractif interférométrique numérique (DICER), un observatoire spatial infrarouge hypothétique, et du télescope spatial James Webb. Crédit : Leaf Swordy/Institut polytechnique Rensselaer.

L'espace est immense, et les lois de la physique interdisent tout voyage ou communication plus rapide que la lumière. Par conséquent, seules les étoiles les plus proches du Soleil peuvent être étudiées au cours d'une vie humaine, même à l'aide de sondes robotisées. Parmi celles-ci, les cibles les plus prometteuses sont les étoiles de taille et de température similaires à celles du Soleil, car elles existent depuis suffisamment longtemps et sont suffisamment stables pour permettre le développement de la vie complexe.

Les astronomes ont désormais identifié une soixantaine d'étoiles semblables au Soleil à moins de 30 années-lumière de la Terre. Les planètes orbitant autour de ces étoiles, de taille et de température similaires à celles de la Terre – et susceptibles d'abriter à la fois des terres émergées et de l'eau liquide – sont considérées comme les meilleures candidates pour abriter la vie.

Distinguer l'image d'une exoplanète semblable à la Terre de l'éclat de son étoile hôte représente un défi majeur. Même dans des conditions idéales, une étoile est un million de fois plus brillante qu'une planète. Si les deux se confondent, la détection de la planète devient impossible.

D'après la théorie optique, la résolution maximale d'un télescope dépend de la taille de son miroir et de la longueur d'onde de la lumière. Les planètes possédant de l'eau liquide émettent une lumière plus intense à une longueur d'onde d'environ 10 microns – soit l'épaisseur d'un cheveu fin et 20 fois la longueur d'onde de la lumière visible. À cette longueur d'onde, un télescope doit collecter la lumière sur une distance d'au moins 20 mètres pour avoir une résolution suffisante afin de distinguer la Terre du Soleil, situé à 30 années-lumière.

De plus, les télescopes doivent être placés dans l'espace, car l'atmosphère terrestre déforme les images. Le plus grand télescope spatial actuel, le télescope spatial James Webb (JWST), possède un miroir de 6,5 mètres de diamètre, mais son lancement et son exploitation se sont avérés extrêmement difficiles.

Le déploiement d'un télescope spatial de 20 mètres étant actuellement hors de portée technologique, les scientifiques ont exploré plusieurs pistes. L'une d'elles consiste à lancer plusieurs petits télescopes et à les espacer précisément afin de simuler un miroir géant. Cependant, un positionnement précis à l'échelle moléculaire demeure impossible à l'heure actuelle.

Une autre approche consiste à utiliser des longueurs d'onde plus courtes, ce qui permet de construire des télescopes plus petits. Cependant, dans le spectre visible, une étoile semblable au Soleil est 10 milliards de fois plus brillante que la Terre, rendant impossible de bloquer suffisamment de lumière stellaire pour révéler la planète, même si une telle résolution est théoriquement possible.

Une autre idée consiste à utiliser un « bouclier stellaire » : un vaisseau spatial de plusieurs dizaines de mètres de diamètre, évoluant à des dizaines de milliers de kilomètres du télescope, afin de bloquer la lumière des étoiles tout en laissant passer celle des planètes. Cependant, cette solution nécessiterait le lancement de deux vaisseaux et une consommation considérable de carburant pour déplacer le bouclier vers de nouveaux emplacements.

Dans cette nouvelle étude, les scientifiques proposent une conception plus réaliste : un télescope infrarouge doté d’un miroir rectangulaire de 1 × 20 mètres, au lieu du miroir circulaire de 6,5 mètres du JWST. Fonctionnant à une longueur d’onde de 10 microns, cet instrument séparerait la lumière des étoiles et celle des planètes le long du grand axe du miroir. En faisant pivoter ce dernier, les astronomes pourraient observer des planètes à n’importe quelle position autour de leur étoile.

Ce dispositif devrait permettre de détecter la moitié des planètes semblables à la Terre orbitant autour d'étoiles semblables au Soleil en moins de trois ans. Bien que des améliorations et optimisations techniques soient encore nécessaires, ce modèle ne requiert pas de technologies dépassant les capacités actuelles, contrairement à de nombreuses autres idées novatrices.

Si chaque étoile semblable au Soleil possède en moyenne une planète semblable à la Terre, alors ce type de télescope devrait nous permettre de détecter une trentaine de planètes prometteuses à moins de 30 années-lumière. Les recherches ultérieures porteront sur la caractérisation de leur atmosphère et la recherche de traces d'oxygène, indicateur de vie photosynthétique.

Pour les planètes candidates les plus prometteuses, des missions d'exploration pourraient être déployées afin de renvoyer des images de leur surface. La conception rectangulaire du télescope promet d'offrir le chemin le plus court vers la découverte de notre « planète sœur » – la Terre 2.0.

La Khe (selon ScienceAlert)

Source : https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/thiet-ke-kinh-vien-vong-hinh-chu-nhat-co-the-mo-ra-ky-nguyen-san-tim-trai-dat-2-0/20250902082651458