La conception d'un télescope rectangulaire pourrait ouvrir la voie à la chasse à la Terre 2.0

DNVN - Des scientifiques développent un modèle de télescope rectangulaire, promettant d'ouvrir une nouvelle ère dans le voyage pour trouver la « Terre 2.0 » (un terme faisant référence aux planètes en dehors du système solaire qui ont des conditions similaires à celles de la Terre et sont capables de supporter la vie).

La recherche de planètes semblables à la Terre a longtemps constitué un défi majeur en astronomie, car l'écrasante luminosité des étoiles les rend presque totalement obscurcies. Les télescopes traditionnels ne sont pas à la hauteur. Cependant, une idée audacieuse de télescope infrarouge rectangulaire vient d'être proposée, promettant de surmonter cet obstacle et d'aider les humains à révéler 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 qui abrite la vie. Toute vie sur cette planète bleue dépend de l'eau liquide pour alimenter les réactions chimiques essentielles. Des organismes unicellulaires simples sont apparus à peu près en même temps que la Terre, mais il a fallu environ 3 milliards d'années pour que la vie multicellulaire plus complexe évolue. Les humains, quant à eux, n'ont existé que pendant une infime partie de l'histoire de la planète, soit moins d'un dix-millième de l'âge de la Terre.

Cette chronologie suggère que la vie pourrait ne pas être rare sur les planètes contenant de l'eau liquide. En revanche, les êtres intelligents capables d' explorer l'univers pourraient être 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 planétaire.

Conception d'un télescope spatial rectangulaire, inspiré du télescope spatial réfractif à interféromètre numérique (DICER), d'un observatoire spatial infrarouge hypothétique, et du télescope spatial James Webb. Crédit : Leaf Swordy/Rensselaer Polytechnic Institute.

L'espace est vaste, et les lois de la physique empêchent les voyages et les communications à une vitesse supérieure à celle de la lumière. Par conséquent, seules les étoiles les plus proches du Soleil peuvent être étudiées en une vie humaine, même avec des sondes robotisées. Parmi celles-ci, les cibles les plus prometteuses sont des étoiles de taille et de température similaires à celles du Soleil, car elles ont une durée de vie longue et sont suffisamment stables pour permettre le développement d'une vie complexe.

Les astronomes ont désormais identifié une soixantaine d'étoiles semblables au Soleil situées à moins de 30 années-lumière de la Terre. Les planètes en orbite autour d'elles, 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 à la découverte de la vie.

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

Selon la théorie optique, la résolution maximale d'un télescope dépend de la taille du miroir et de la longueur d'onde de la lumière. Les planètes contenant de l'eau liquide émettent une lumière maximale à une longueur d'onde d'environ 10 microns, soit l'épaisseur d'un cheveu 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 pour séparer la Terre du Soleil, situé à 30 années-lumière.

De plus, des télescopes doivent être déployés dans l'espace, car l'atmosphère terrestre brouille les images. Le plus grand télescope spatial actuel – le télescope spatial James Webb (JWST) – possède un miroir de 6,5 mètres, mais son lancement et son exploitation ont été extrêmement difficiles.

Le déploiement d'un télescope spatial de 20 mètres étant actuellement hors de portée technologique, les scientifiques ont testé plusieurs options. Une solution consiste à lancer plusieurs petits télescopes et à maintenir un espacement précis entre eux pour simuler un miroir géant. Cependant, maintenir un positionnement précis jusqu'à la taille d'une molécule est actuellement impossible.

Une autre approche consiste à utiliser des longueurs d'onde lumineuses plus courtes, permettant ainsi l'utilisation de télescopes plus petits. Cependant, dans le visible, une étoile semblable au Soleil est 10 milliards de fois plus brillante que la Terre, ce qui rend impossible de bloquer suffisamment de lumière pour révéler la planète, bien que la résolution soit en principe possible.

Une autre idée consiste à utiliser un « bouclier stellaire » : un vaisseau spatial de plusieurs dizaines de mètres de diamètre, volant à des dizaines de milliers de kilomètres du télescope pour bloquer la lumière des étoiles tout en laissant passer celle des planètes. Cependant, cela nécessiterait le lancement de deux vaisseaux spatiaux et nécessiterait d'énormes quantités 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 x 20 mètres, au lieu du miroir circulaire de 6,5 mètres du JWST. Fonctionnant à une longueur d'onde de 10 microns, l'instrument séparerait la lumière des étoiles et celle des planètes le long de l'axe longitudinal du miroir. En faisant tourner le miroir, les astronomes pourraient observer des planètes à n'importe quel endroit autour de l'étoile hôte.

On estime que ce système permettra de détecter la moitié des planètes semblables à la Terre en orbite autour d'étoiles semblables au Soleil en moins de trois ans. Bien que des améliorations et optimisations techniques supplémentaires soient nécessaires, le concept ne nécessite pas de technologies dépassant les capacités actuelles, ce qui constitue une rupture avec de nombreuses autres idées pionnières.

Si, en moyenne, chaque étoile semblable au Soleil possède une planète semblable à la Terre, ce télescope devrait nous permettre de détecter une trentaine de planètes prometteuses dans un rayon de 30 années-lumière. Les recherches futures porteront sur l'étude de leurs atmosphères à la recherche de traces d'oxygène, indicateur de vie photosynthétique.

Pour les candidats les plus prometteurs, des missions d'exploration pourraient être déployées pour renvoyer des images de la surface de la planète. La conception rectangulaire du télescope promet d'offrir le chemin le plus court pour trouver 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