« Rien ne pousse à croire que notre Système solaire est unique » : interview de Sylvestre Lacour

Dans un contexte où l’étude des exoplanètes revêt une importance toujours plus grande, nous avons profité de l’occasion de l’observation récente d’un système planétaire en formation comprenant plusieurs planètes autour de l’étoile Wispit 2.

Pour en discuter, nous avons interrogé Sylvestre Lacour, astrophysicien et directeur de recherche au CNRS à l’Observatoire de Paris – PSL et co-auteur d’un article mettant en lumière ce système unique, qui offre un aperçu sur les mécanismes de formation et d’évolution des systèmes solaires.

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Alors que les scientifiques scrutent l’Univers à la recherche de systèmes planétaires similaires au nôtre, de nombreuses questions émergent sur les défis de détection et la diversité des exoplanètes. Pourquoi n’avons-nous pas encore identifié de mondes qui ressemblent à ceux de notre propre système ? Quelles techniques d’observation pourraient améliorer nos connaissances sur la formation des planètes ? Et quelles avancées technologiques seront nécessaires pour envisager la découverte de planètes potentiellement habitables ?

Sylvestre Lacour nous éclaire sur les méthodes actuelles ainsi que sur les perspectives futures, tout en discutant des implications de ces recherches pour notre compréhension de l’Univers.

La parole à Sylvestre Lacour, astrophysicien et directeur de recherche CNRS à l’Observatoire de Paris – PSL.

Futura : Comment expliquez-vous que l’on n’a pas encore découvert de système planétaire similaire au nôtre, c’est-à-dire avec plusieurs types de planètes de taille, de masse, d’orbite et de composition différentes ?

Sylvestre Lacour : Un système solaire contient des planètes qui couvrent un grand champ de paramètres, de masses et de distances à leur étoile. Or, les différentes techniques ont des biais observationnels. La méthode des vitesses radiales est par exemple plus sensible aux planètes proches de leur étoile. Les transits détectent souvent des planètes autour d’étoiles loin de nous (en attendant la mission Plato de L’ESA). Et la détection directe par imagerie voit uniquement des planètes massives loin de leur étoile.

D’ailleurs, il est faux de dire que Wispit 2 serait un système similaire au nôtre. Tout simplement parce qu’il est très jeune : quelques millions d’années, contre plusieurs milliards d’années pour notre Système solaire. C’est d’ailleurs pour cela que l’on a pu détecter ces planètes. Elles sont encore très chaudes à cause de leur énergie de formation : autour de 2 000K, loin des moins de 200K de Jupiter.

Futura : Quelles méthodes de détection et quels types d’instruments sont les plus prometteurs pour identifier des systèmes planétaires similaires au nôtre ?

Sylvestre Lacour : L’interférométrie optique est une technique très prometteuse parce qu’elle permet de regarder près de l’étoile, à la distance de quelques unités astronomiques (distance Terre-Soleil). Mais le futur réside plus dans l’observation directe depuis l’espace, où l’absence d’atmosphère permettra de détecter des systèmes planétaires très divers.

Un problème reste toutefois fondamental : c’est le rapport de flux entre l’étoile et la planète. Dans le cas des planètes Wispit, parce qu’elles sont suffisamment chaudes, on peut les voir. Mais en vieillissant, la planète se refroidit et devient quasiment invisible pour les techniques de détection directe.

Il est d’ailleurs important de faire la différence entre une détection directe, où l’on observe le flux émis par la planète, et la détection indirecte (comme la méthode des transits), où l’on voit juste l’effet de la planète sur le flux de l’étoile. 

Futura : Les instruments spatiaux et terrestres en service sont-ils suffisamment performants pour le faire ? Ou, tout simplement, notre Système solaire est-il « unique » ?

Sylvestre Lacour : Rien ne pousse à croire que notre système est unique. Il a donc peu de chance de l’être. Les détecter est donc « juste » une question instrumentale.

Futura : Quelles avancées technologiques seraient nécessaires pour améliorer la détection et l’observation d’exoplanètes potentiellement habitables ?

Sylvestre Lacour : La recherche de planètes habitables, pour les caractériser, pour chercher la vie, mais aussi pour comprendre ce qui pourrait arriver à notre Terre, est un sujet en haut de la liste des priorités astronomiques de l’Europe et des États-Unis. Pour cela, on sait qu’il faut aller dans l’espace. Il y a d’ailleurs deux missions qui sont en cours d’études : Life, un instrument interféromètrique qui va mesurer l’émission thermique des planètes, et le télescope spatial de la Nasa HWO (Habitable Worlds Observatory), un coronographe spatial (longueur d’onde visible) basé sur l’expérience américaine de JWST (télescope James-Webb).

Futura : Qu’attendre de la mise en service de l’ELT dans le domaine des exoplanètes ? Parmi la première génération d’instruments, lesquels sont les plus « intéressants » pour la détection et l’observation des exoplanètes ?

Sylvestre Lacour : Chaque instrument a sa spécialité et donc son domaine d’excellence. Par exemple, Micado va observer les exoplanètes jeunes et chaudes. L’instrument Metisse va tenter de détecter l’émission thermique d’étoiles plus froides. Andes va, lui, essayer de détecter des exoplanètes pas spectroscopie différentielle, avec l’idée de pouvoir voir des planètes de type terrestre.

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Tous les instruments de l’ELT placent les exoplanètes en tête de leurs objectifs scientifiques, chacun avec une approche technologique différente.

Futura : Dans le cas de Wispit 2, que pourrait « voir » et découvrir le futur télescope géant de l’ESO au Chili (ELT) ?

Sylvestre Lacour : D’abord, caractériser les exoplanètes déjà détectées (par spectroscopie) pour comprendre leur composition et leur formation. Ensuite, chercher des planètes encore plus proches de l’étoile.

Futura : Comment la diversité des étoiles et de leurs caractéristiques (comme la taille, la masse et la température) influence-t-elle le type d’exoplanètes qui peuvent exister autour d’elles ?

Sylvestre Lacour : De plein de façons ! Lors de la formation des planètes, mais aussi après. Par exemple, les étoiles actives auront tendance à « souffler » l’atmosphère des exoplanètes…

Futura : Comment les études spectroscopiques des atmosphères d’exoplanètes peuvent-elles nous éclairer sur leur composition chimique et leur potentiel pour abriter la vie ?

Sylvestre Lacour : On pourrait avoir une longue discussion sur le sujet. D’abord, comment définir la vie ? Ce que l’on sait, c’est que la vie influence la composition de l’atmosphère, car elle la sort d’un « équilibre » chimique. Grâce à la végétation, par exemple, l’atmosphère de la Terre est vivable. Si l’on enlève toute végétation, l’atmosphère ressemblerait plus à celle de Mars.

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Probablement, la solution ne viendra pas d’une observation unique, mais de statistiques. Si l’on voit des atmosphères hors équilibre, impossibles à expliquer par des processus connus, on pourrait conclure à la présence de la vie. Disons que c’est un peu un processus « par élimination ». S’il n’y a que la vie qui explique nos données, on en conclut qu’il y a de la vie. C’est souvent un raisonnement biaisé où il est facile de se tromper. C’est par exemple le processus qui a conduit une équipe de Cambridge à avancer l’existence de vie sur K2-18b. On sait maintenant qu’ils se sont trompés dans leur interprétation.

Futura : Y a-t-il des exoplanètes récemment découvertes qui montrent des caractéristiques surprenantes ou qui remettent en question nos théories actuelles sur la formation des systèmes planétaires ?

Sylvestre Lacour : Tout le temps ! Des planètes trop denses, trop grosses, trop brillantes, inclinées bizarrement par rapport à l’axe de l’étoile, avec de très fortes excentiricités, etc. On a tout un zoo de planètes là-haut. C’est cela qui rend notre travail excitant. À chaque fois, on cherche à comprendre, à expliquer, on annonce des nouvelles théorie… la théorie suit souvent l’observation.