la terre : exoplanète !

[Geb]

Bonjour,

Je souhaiterais apporter quelques précisions sur les capacités de détection du futur observatoire orbital Gaïa, avec cette publication :

Gaia and the hunt for extra-solar planets

GAIA will be capable of surveying the solar neighborhood within 100-200 pc for the astrometric signatures of planets around stars down to V = 16 mag.

A planet with exactly the same characteristics as Jupiter (P = 11.8 yr) can be detected with probability greater than 50 per cent to a distance of 100 pc

Even for very nearby stars, within 10 pc or so, detection of Earth-like planets will be extremely challenging. The astrometric signature of the Earth on the position of the Sun corresponds to about 0.3 μas at 10 pc, beyond the capabilities currently projected for GAIA.

Autrement dit, Gaia pourrait détecter (l'article parle de centaines de milliers) des planètes extrasolaires de la taille de Jupiter. Cependant, Gaia ne serait pas capable de détecter de planètes de type terrestre, même à 10 parsecs (32,6 années-lumière) de distance.

L'article précise qu'il y a environ 400 étoiles de magnitude inférieure ou égale à 16 dans un rayon de 10 parsecs autour du Soleil.

Bien sûr, l'article n'étant pas récent (1997), les capacités de détection de Gaia prévue à l'époque peuvent avoir changé en cours de développement.

Cordialement
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[Geb]

Bien sûr, l'article n'étant pas récent (1997), les capacités de détection de Gaia prévue à l'époque peuvent avoir changé en cours de développement.

Un article beaucoup plus récent (mars 2010), toujours avec Lattanzi et Sozzetti comme auteurs :

Gaia and the Astrometry of Giant Planets

[...] it is anticipated that Gaia will determine the five basic astrometric parameters (two positional coordinates, two proper motion components, and the parallax) for all objects, with end-of-mission (sky-averaged) precision between 7-25 μas (microarcsec) down to the Gaia magnitude G¹ = 15 mag and a few hundred μas at G = 20 mag, depending on color.

Gaia could discover and measure massive giant planets (M_p 2–3 M_J) with 1 < a < 4 AU orbiting solar-type stars as far as the nearest star-forming regions, as well as explore the domain of Saturn-mass planets with similar orbital semi-major axes around late-type stars within 30–40 pc

Donc, toujours les planètes géantes comme objectif principal et une sensibilité de 7 à 25 microsecondes d'arc jusqu'à une magnitude de 15. Soit bien au-dessus des 0,3 μas nécessaire pour notre planète extrasolaire de type terrestre.

Cordialement

[Geb]

D'après une animation disponible sur le site de l'agence spatiale européenne, la détection simultanée d'eau, de gaz carbonique et d'ozone dans le même spectre serait, a priori, un indice sérieux de la présence de formes de vie :

Searching for planets with life

Si on fait un rapide tour d'horizon (non-exhaustif), on n'a pas de quoi se réjouir pour le futur. Il y avait :

- le projet européen Eddington, abandonné fin 2003.
- le projet européen Darwin, abandonné en 2007.
- le projet américain Terrestrial Planet Finder abandonné en 2010.
- le projet américain New Worlds Mission qui cherche de l'argent depuis 2010.

Jusqu'à il y à peu, il ne nous restait plus que le James Webb Space Telescope. Mais apparemment le Congrès américain voudrait l'enterrer...

Il ne reste plus que les futurs observatoires terrestres géants (comme l'E-ELT) pour les premières analyses spectroscopique des exoterres. Rendez-vous (au mieux) en 2018.

Cordialement

[inviteb72f7dee]

D'après une animation disponible sur le site de l'agence spatiale européenne, la détection simultanée d'eau, de gaz carbonique et d'ozone dans le même spectre serait, a priori, un indice sérieux de la présence de formes de vie :

Searching for planets with life

Si on fait un rapide tour d'horizon (non-exhaustif), on n'a pas de quoi se réjouir pour le futur. Il y avait :

- le projet européen Eddington, abandonné fin 2003.
- le projet européen Darwin, abandonné en 2007.
- le projet américain Terrestrial Planet Finder abandonné en 2010.
- le projet américain New Worlds Mission qui cherche de l'argent depuis 2010.

Jusqu'à il y à peu, il ne nous restait plus que le James Webb Space Telescope. Mais apparemment le Congrès américain voudrait l'enterrer...

Il ne reste plus que les futurs observatoires terrestres géants (comme l'E-ELT) pour les premières analyses spectroscopique des exoterres. Rendez-vous (au mieux) en 2018.

Cordialement

En espérant qu'ils n'abandonnent pas aussi l'E-ELT et les autres hyper-télescopes.

[Calvert]

Scheduled for launch in 2013, Gaia’s three-dimensional star map will help to reveal the composition, formation and evolution of the Milky Way, sampling 1% of our Galaxy’s stars.

Après discussion avec un des membres de l'équipe, il s'avère que le lancement de Gaïa est toujours prévu pour la fin de l'année 2013.

[Cassano]

Question intéressante que celle de la Terre vue comme une exoplanète. A titre d'information, certaines thèses sont déja en cours sur le sujet, pour justement évaluer ce qui serait observable, et dans quelles mesures on pourrait faire de l'inversion sur des spectres d'exoplanètes.

[Geb]

Bonsoir,

A titre d'information, certaines thèses sont déja en cours sur le sujet, pour justement évaluer ce qui serait observable, et dans quelles mesures on pourrait faire de l'inversion sur des spectres d'exoplanètes.

À ma connaissance, il y a au moins une sonde interplanétaire qui a effectué une analyse du spectre terrestre. Il s'agit de la sonde Galileo, alors qu'elle effectuait son second passage près de la Terre en décembre 1990 :

A search for life on Earth from the Galileo spacecraft

Le papier est cosigné par Carl Sagan, le premier astronome qui a promu l'exobiologie au rang de science.

Cordialement

[Geb]

En espérant qu'ils n'abandonnent pas aussi l'E-ELT et les autres hyper-télescopes.

J'espère aussi que le projet E-ELT, qui reste bien moins cher que le télescope spatial James Webb, ira jusqu'à son terme.

En date du 14 juin 2011, il était question d'une réduction de sa taille, pour faire passer le budget de 1 275 à 1 055 millions d'euros. Mais pas d'une annulation. Voir ici :

Europe Downscales Monster Telescope to Save Money

Le E-ELT aurait en définitive un miroir secondaire de 4,2 mètres, et un miroir primaire de 39,3 mètres au lieu de 5,9 mètres et 42 mètres de diamètre auparavant. La première lumière est maintenant prévue pour 2022.

Cependant, comme dit dans l'article, l'analyse spectroscopique des exoterres devient du coup extrêmement difficile et même pour les étoiles proches...

Astrophysicist Isobel Hook of the University of Oxford in the United Kingdom, who chairs the E-ELT Science Working Group, says that the downscaling "is not disastrous" but that there will be implications for the science. "The ultimate goal of imaging an exoplanet similar to our own Earth might still be feasible," she says, "but it's gonna be extremely difficult, and it will only be possible for nearby stars. The smaller size is disappointing from a scientific point of view, but we need to get on with it now. A further delay would also compromise the science."

Je commence à regretter OWL.

Cordialement

[Geb]

Bonjour,

Donc, même en 2022, on serait a priori incapable d'effectuer l'analyse d'un spectre d'une exoterre. À défaut de mesures directes, on peut s'intéresser au futur projet de détection par astrométrie.

Le plus encourageant à ma connaissance est le projet NEAT (pour Nearby Earth Astrometric Telescope), proposé à l'ESA en décembre 2010.

High precision astrometry mission for the detection and characterization of nearby habitable planetary systems with the Nearby Earth Astrometric Telescope (NEAT)

Ce concept comprend un interféromètre composé notamment de 2 satellites d'observation de 700 kg au point de Lagrange L2. NEAT observerait 200 étoiles-cibles de type spectral F, G et K les plus proches (à moins de 15 parsecs) du Soleil, excluant les étoiles avec un niveau d'activité supérieur à 5 fois celui du Soleil, et les étoiles binaires spectroscopiques.

NEAT serait capable de détecter une planète de masse terrestre (avec une probabilité de 68,2%) jusqu'à 6 parsecs autour d'une étoile naine de type K, jusqu'à 10 parsecs autour d'une étoile naine de type G et jusqu'à 14 parsecs autour d'une étoile naine de type F.

En outre, 118 des 200 étoiles-cibles de NEAT sont trop brillantes pour être observées par Gaia. Les observations de NEAT pourraient donc améliorer celles de Gaia.

Cordialement

[Geb]

L'ESA prévoit également de satelliser 3 observatoires orbitaux de classe moyenne (M-Class) entre 2017 et 2022, dans le cadre de son programme Cosmic Vision 2015-2025. Parmi les candidats présélectionnés :

Timeline for Selection of M-class Missions

Pour les missions M1 et M2 (lancements en 2017 et 2018) :

Euclid
PLAnetary Transits and Oscillations of stars (PLATO)
Solar Orbiter

Pour la mission M3 (lancement en 2022) :

Exoplanet Characterisation Observatory (EChO)
Large Observatory For X-ray Timing (LOFT)
MarcoPolo-R
Space-Time Explorer and Quantum Equivalence Principle Space Test (STE-QUEST)

Les 2 sélectionnées pour M1 et M2 devraient être connues pour la fin de ce mois, tandis que pour M3, il faudra attendre juillet 2012. Deux de ces candidats sont dédiés à la recherche d'exoplanètes : PLATO et EchO.

Le livre rouge de PLATO :

PLATO definition study report

Key scientific objectives : Detection of several thousand exoplanetary systems of masses between 1 and 20 Earth masses, including planets in the habitable zone, with accurate (~ 1%) determination of planetary bulk properties, (average density through mass and radius measurements), which will allow discriminating between different models of planets e.g. surface gravity and hence the ability to retain an extended atmosphere. Tens of thousands of larger planets are expected.

Une brève description d'ECho :

Four candidates selected for the next medium-class mission in ESA's Cosmic Vision

The Exoplanet Characterisation Observatory (EChO) would be the first dedicated mission to investigate exoplanetary atmospheres, addressing the suitability of those planets for life and placing our Solar System in context.

Orbiting around the L2 Lagrange point, 1.5 million km from Earth in the anti-sunward direction, EChO would provide high resolution, multi-wavelength spectroscopic observations. It would measure the atmospheric composition, temperature and albedo of a representative sample of known exoplanets, constrain models of their internal structure and improve our understanding of how planets form and evolve.

Cordialement

[Geb]

Bonsoir,

Entre 2007 et 2008, une équipe américaine a mis au point la technique de l'astro-peigne laser, qui pourrait multiplier d'un facteur 60 la sensibilité de la méthode de détection des exoplanètes dite "méthode des vitesses radiales", également appelée "spectroscopie Doppler".

A laser frequency comb that enables radial velocity measurements with a precision of 1 cm s^-1

Searches for extrasolar planets using the periodic Doppler shift of stellar spectral lines have recently achieved a precision of 60 cm s^-1, which is sufficient to find a 5-Earth-mass planet in a Mercury-like orbit around a Sun-like star. To find a 1-Earth-mass planet in an Earth-like orbit, a precision of 5 cm s^-1 is necessary. [...] The astro-comb should allow a precision as high as 1 cm s^-1 in astronomical radial velocity measurements.

La technique repose sur l'utilisation d'un laser femtoseconde et d'une horloge atomique. Cette technologie était précédemment utilisé dans la détection chimique et les télécommunications, et avait valu le prix Nobel de physique 2005 à ces deux inventeurs, John L. Hall et Theodor W. Hansch.

Toujours dans le papier cité plus haut :

In May 2008, we will deploy an astro-comb wavelength calibrator at the Multiple Mirror Telescope (MTT) on Mt Hopkins, Arizona.

In 2009 or 2010, we will deploy an astro-comb at the HARPS-NEF (High-Accuracy Radial-velocity Planet Searcher of the New Earths Facility) spectrograph (R = 120, 000) being built by the Harvard Origins of Life Initiative for the William Herschel telescope to search for exoplanets.

Un astro-peigne laser qui serait donc monté depuis sur les télescopes MMT et William Herschel.

Cordialement

[Geb]

Le High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS), le spectrographe de type échelle installé à l'observatoire de La Silla au Chili, est actuellement le spectrographe doté de la résolution spectrale la plus élevée au monde (R = 120 000).

Il a été conçu pour détecter des variations de vitesses radiales de 1 m/s. Cependant, ces performances effectives sont supérieures aux attentes puisqu'il peut détecter des variations aussi basses que 30 cm/s.

Un spectrographe de plus grande résolution encore (R = 140 000) devrait être installé en 2014 au VLT : le Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO).

ESPRESSO - Searching for other Worlds

Il est conçu pour détecter des variations de 10 cm/s, mais probablement capable de descendre jusqu'à quelques centimètres par seconde seulement (la Terre induit au Soleil une variation de 9 cm/s). Il sera donc capable de détecter de façon indirecte des exoterres dans leurs zones habitables, mais, encore une fois pas d'analyser leurs spectres.

Cordialement

[Geb]

Le spectrographe ESPRESSO est en fait le précurseur d'un autre spectrographe appelé CODEX, qui devrait être installé sur le télescope E-ELT.

Sa résolution spectrale sera supérieure à R = 120 000, avec un objectif de R = 147 000 pour une longueur d'onde de 385 à 670 nanomètres. Les variations de vitesses radiales que le E-ELT serait capable de déceler avec ce spectrographe serait inférieures à 1 cm/s.

D'après la publication ci-dessous, ESPRESSO et CODEX devraient utiliser tous les deux la technique de l'astro-peigne laser :

CODEX: the high resolution visual spectrograph for the E-ELT

Cordialement

[Sax Russel]

Par observation directe je veux dire la voir dans un télescope, pouvoir au moins mesurer sa température, etc. Il ne me semble pas qu'on ait encore fait ça avec aucune de ces super terres.

ND

Effectivement. C'est impossible avec les télescopes actuels. De nouveaux instruments sont à l'étude qui pourraient le permettre d'ici une vingtaine d'années.

[Geb]

Bonjour Sax Russel,

Quels instruments ?

Même le plus grand télescope en projet à l'heure actuel, l'E-ELT (39,3 mètres de diamètre) prévu pour 2022, sera difficilement capable de faire de l'imagerie directe d'une exoterre dans sa zone habitable, même pour les étoiles proches.

En effet, dans l'article que j'ai mis en lien au message #38 de cette discussion, on peut lire ceci :

Astrophysicist Isobel Hook of the University of Oxford in the United Kingdom, who chairs the E-ELT Science Working Group, says that the downscaling "is not disastrous" but that there will be implications for the science. "The ultimate goal of imaging an exoplanet similar to our own Earth might still be feasible," she says, "but it's gonna be extremely difficult, and it will only be possible for nearby stars. The smaller size is disappointing from a scientific point of view, but we need to get on with it now. A further delay would also compromise the science."

Comme tout cela est pour dans 11 ans (au mieux) et que tu donnes une échéance de 20 ans, as-tu connaissance d'un successeur au projet E-ELT qui, lui, serait capable d'une telle imagerie directe ?

Cordialement.

[dr.Garou]

Plusieurs petits problèmes pour qu'une autre "civilisation" nous "voie" depuis sa planète:

1°) Il faut que leur "civilisation" apparaissent en même temps que la notre et surtout que le moment où ils accèdent aux bonnes technologies coïncide avec le notre (j'entend par là le moment où la vie chez nous a commencé à modifier sérieusement notre environnement en injectant de l'oxygène dans l'air par exemple).
2°) Il faut qu'ils s'intéressent à la recherche de la vie dans l'univers car après tout ils s'en moquent peut être totalement comme nous l'avons fait (en tant que forme de vie) durant les derniers 3,8 milliards d'années.
3°) Il faut qu'elle voit notre planète (étant donné que l'on y parviendra sans doute bientôt ce n'est donc pas vraiment un obstacle définitif pour toute autre intelligence extraterrestre).
4°) Il faut qu'elle prenne nos critères de reconnaissance comme allant de soi, ce qui pour le coup n'est pas du tout évident étant que même la vie chez nous aurait pu choisir d'autre chemins conduisant par exemple à une atmosphère riche en méthane, H2S ou CO2, etc... au détriment de l'oxygène. Une telle situation fausserait complètement leur recherche "extraterrocentriste" de la vie dans l'univers.

On notera enfin une ou deux difficultés bonus:

- L'acquisition de nos technologies de recherche de vie s'est accompagnée de notre capacité à s'auto-éliminer dans une guerre débile et il n'est pas certain qu'une civilisation extraterrestre ait eu l'idée de ne pas appuyer sur "le gros bouton rouge".
- La consommation effrénée de ressources, liée à notre développement crée aussi une limite temporelle à notre capacité à chercher ailleurs, du moins tant qu'on aura pas trouvé le moyen de recycler les matières premières investies de façon adéquat. Si on y arrive pas, notre "civilisation technologique" disparaitra peut être avant d'avoir eu la capacité réelle de trouver quoi que ce soit....

[Saint-Sandouz]

Comme tout cela est pour dans 11 ans (au mieux) et que tu donnes une échéance de 20 ans, as-tu connaissance d'un successeur au projet E-ELT qui, lui, serait capable d'une telle imagerie directe ?

En effet on en est encore loin de l'imagerie directe mais on peut espérer des indications plus fines sur la composition de l'atmosphère et du sol (s'il y a des continents et des mers, etc.) et éventuellement un tapis végétal par exemple.

2°) Il faut qu'ils s'intéressent à la recherche de la vie dans l'univers car après tout ils s'en moquent peut être totalement comme nous l'avons fait (en tant que forme de vie) durant les derniers 3,8 milliards d'années.

Moi aussi je me moquais de l'exobiologie depuis 1 milliard d'années avant de m'y intéresser.

ND

[Geb]

Bonsoir,

En effet on en est encore loin de l'imagerie directe mais on peut espérer des indications plus fines sur la composition de l'atmosphère et du sol (s'il y a des continents et des mers, etc.) et éventuellement un tapis végétal par exemple.

Le seul moyen d'y arriver avec l'E-ELT est de faire de l'inversion de spectre avec les planètes détectables en transit (autrement dit, dans la ligne de visée de la Terre), comme l'avait suggéré Cassano en août dernier :

Question intéressante que celle de la Terre vue comme une exoplanète. A titre d'information, certaines thèses sont déja en cours sur le sujet, pour justement évaluer ce qui serait observable, et dans quelles mesures on pourrait faire de l'inversion sur des spectres d'exoplanètes.

Problème : le diamètre du miroir primaire de l'E-ELT est réduit de 42 à 39,3 m, ce qui diminue de 12,4% sa surface de collection de lumière.

La technique dont il est question (l'inversion de spectre) est abordée 3 fois (à ma connaissance) dans les articles de Futura-Sciences :

Première analyse de la composition de l'atmosphère d'une exoplanète

On connaît actuellement à peu près 200 exoplanètes. Parmi celles-ci, 14 sont particulièrement intéressantes car leurs orbites les conduisent à être éclipsées périodiquement par leurs étoiles. La technique est alors simple. Il suffit de mesurer le spectre du système étoile+planète puis le spectre de l'étoile lorsqu'elle éclipse sa planète. Dans la partie infra-rouge du spectre, la différence de luminosité entre les deux astres est la plus faible. En soustrayant du premier spectre le second, il est alors possible d'extraire le spectre de l'atmosphère de l'exoplanète.

Du gaz carbonique déctecté dans l'atmosphère d'une exoplanète

La méthode du transit secondaire permet d'analyser les radiations lumineuses réfléchies par la face éclairée d’une planète extrasolaire. Elle consiste à saisir le spectre de l’étoile au moment où l’exoplanète se situe près d'elle, sans toutefois être occultée. La valeur enregistrée comprend donc l’étoile, ainsi que la lumière réfléchie par le disque planétaire éclairé. L’opération est répétée alors que la planète se trouve en transit derrière l’étoile, et donc occultée. La soustraction de ce deuxième spectre de la valeur précédemment acquise isole celui de la planète, et permet de caractériser son atmosphère.

À nouveau, de la matière organique détectée dans une exoplanète

En comparant le spectre de son étoile quand la planète est devant ou non, on peut en effet espérer obtenir une légère différence, signature des molécules présentes dans l'épaisse atmosphère de la planète.

J'ai trouvé un papier récent sur arXiv :

Characterizing the atmospheres of transiting rocky planets around late type dwarfs

Il a pour objectif de calculer le temps de pause total requis pour observer la présence simultanée d'eau, d'oxygène et, soit du méthane, soit du dioxyde de carbone dans l'atmosphère d'une exoplanète.

Les étoiles cibles de l'E-ELT pour mener cette tâche à bien seraient les moins lumineuses : les naines rouges et les naines brunes.

Les données simulées (avec un E-ELT de 42 m) ont pour objet l'analyse spectroscopique de l'atmosphère d'une sœur jumelle de la Terre autour d'une naine rouge de type M4 (température 3100 K) et à une naine brune de type J2 (température 2000 K).

Les simulations suggèrent que pour une étoile de type M4 avec une magnitude apparente égale à 12 dans la bande visible du système photométrique de Johnson, alors H2O, CH4, CO2 et O2, (dans des longueurs d'onde comprises entre 0,9 et 2,4 µm) peuvent être détectées simultanément au bout de 500 à 1000 transits primaires ET secondaires (en les soustrayant par paire). Soit, pour une durée d'observation moyenne par transit estimée à 3 minutes, environ 50 à 100 heures d'observation.

Dans la pratique seul le taux d'H2O dans l'atmosphère terrestre peut varier énormément en 3 minutes de temps. Ceci implique qu'il serait difficile de décontaminer le spectre obtenu en l'état actuel de la technologie. Mais la publication explore des pistes pour permettre de déterminer aussi la présence d'eau dans l'atmosphère des exoterres.

Si on se réfère à la relation distance-luminosité, une étoile de type M4 typique, comme l'étoile de Barnard (magnitude apparente de 13,22), aurait une magnitude de 12 à environ 57,2 années-lumière. A priori, l'E-ELT pourrait faire une analyse spectroscopique sommaire de l'atmosphère d'une sœur jumelle de la Terre autour d'une naine rouge de type M4 jusqu'à cette distance.

La période orbitale d'une telle planète située dans la zone habitable de son étoile est d'environ 1 jour. Il faudrait donc entre 250 et 500 précieuses nuits d'observation à raison de 12 minutes par nuit (une juste avant et une pendant l'éclipse, 2 fois de suite).

Si on estime la durée de vie de l'observatoire E-ELT à 20-25 ans avant qu'il ne soit dépassé en résolution, la moisson d'analyses spectroscopiques pourrait s'élever à un maximum de 36 échantillons d'ici 2050.

Cordialement

[Saint-Sandouz]

Merci de ces précisions, c’est très intéressant.
Je suis toujours bluffé par les résultats que les techniques d’observations sont capables d’obtenir.

S’il y a autant de variété parmi les exoplanètes que parmi les corps du système solaire (surtout parmi les satellites) on doit s’attendre à des surprises.

ND

[Dorand AR]

Plusieurs petits problèmes pour qu'une autre "civilisation" nous "voie" depuis sa planète:

1°) Il faut que leur "civilisation" apparaissent en même temps que la notre et surtout que le moment où ils accèdent aux bonnes technologies coïncide avec le notre (j'entend par là le moment où la vie chez nous a commencé à modifier sérieusement notre environnement en injectant de l'oxygène dans l'air par exemple).

Bonsoir ou bonjour,
Je comprends ce que vous voulez dire, mais pouvez-vous développer ?
Rien de méchant dans ma demande, mais je trouve votre point 1 un peu simpliste.
Je m'expliquerai plus demain.
Bien cordialement.

[Saint-Sandouz]

Depuis quand la vie sur terre laisse-t-elle une signature visible indubitable, O2 et chlorophylle par exemple ? 500 millions d'années environ ? Par conséquent une civilisation dans notre voisinage qui serait née il y a 1 milliard d'années et qui aurait duré 1 million d'années ne peut pas nous avoir vus.

[ansset]

Plusieurs petits problèmes pour qu'une autre "civilisation" nous "voie" depuis sa planète:
...

bonjour, celà peut être une eventuelle extension du topic, mais ce n'était pas le sens de ma question de départ.
question qui n'a rien à voir avec les exo-civilisations !
a propos, merci Geb pour toutes ces explications .

[Cassano]

Merci beaucoup Geb pour ces détails et pour l'article.

Pour ce qui est des observations, tu "bloques" un peu sur l'E-ELT. Mais comme le montrent les articles de futura que tu as cité, les "vieux" instruments ont encore de beaux jours devant eux. Il suffit de faire travailler un peu son imagination pour trouver des méthodes de détection compatibles avec ces instruments (cf. transit secondaire).

Et puis si tout se passe bien, JWST devrait arriver avant l'E-ELT, et déjà apporter pas mal de progrès.

[Geb]

Bonjour,

J'étais au moins aussi content que vous de lire cette publication et de la partager avec vous.

[QUOTE=Cassano;3744980]Pour ce qui est des observations, tu "bloques" un peu sur l'E-ELT. Mais comme le montrent les articles de futura que tu as cité, les "vieux" instruments ont encore de beaux jours devant eux. Il suffit de faire travailler un peu son imagination pour trouver des méthodes de détection compatibles avec ces instruments (cf. transit secondaire).

Les "vieux" instruments n'ont a priori aucune chance (sauf percée technologique) d'analyser l'atmosphère d'une soeur jumelle de la Terre dans sa zone habitable, c'est pourquoi je m'intéresse à l'E-ELT.

Et puis si tout se passe bien, JWST devrait arriver avant l'E-ELT, et déjà apporter pas mal de progrès.

Espérons-le. Malheureusement, je ne dispose pas de donner visant à quantifier la sensibilité du JWST pour cette tâche et il existe une possibilité pour que ce dernier soit purement et simplement abandonné, ce qui n'est pas le cas pour l'E-ELT (jusqu'ici).

Deux petites erreurs ce sont glissés dans mon post tardif :

Les données simulées (avec un E-ELT de 42 m) ont pour objet l'analyse spectroscopique de l'atmosphère d'une sœur jumelle de la Terre autour d'une naine rouge de type M4 (température 3100 K) et à une naine brune de type J2 (température 2000 K).

Les naines brunes sont classés en 3 types des plus chaudes aux plus froides : les types L, T et Y. Il s'agissait donc du type L2, et d'une erreur de frappe de ma part.

Si on se réfère à la relation distance-luminosité, une étoile de type M4 typique, comme l'étoile de Barnard (magnitude apparente de 13,22), aurait une magnitude de 12 à environ 57,2 années-lumière.

Il était bien entendu question de la magnitude absolue de l'étoile de Barnard, et non de la magnitude apparente. Aussi, la relation distance-luminosité ne semble plus valable pour des distances aussi importantes (voir plus loin).

Si on estime la durée de vie de l'observatoire E-ELT à 20-25 ans avant qu'il ne soit dépassé en résolution, la moisson d'analyses spectroscopiques pourrait s'élever à un maximum de 36 échantillons d'ici 2050.

Je trouvais bizarre de lire une professionnelle disant que d'analyser l'atmosphère d'une exoplanète de type terrestre serait extrêmement difficile avec un E-ELT de 39,3 mètres de diamètre et de le comparer à mon calcul sommaire d'une petite quarantaine d'analyses potentiels.

Donc je suis parti d'une autre source d'information...

Plus la température de la photosphère d'une étoile est faible, plus le rapport entre la luminosité de la planète que l'on souhaite discerner et celle de son étoile parente (le contraste) est élevé. Les étoiles de faibles masses et de faibles luminosités sont a priori les plus adéquates pour ce genre d'observation. Les naines naines rouges de classe M et les naines brunes de classe L, T et Y, correspondent à ces attentes.

La définition de la classe M prend en compte la température de la photosphère qui doit être inférieure à 4000 K et supérieure à 2000 K. La classe M comprend également des étoiles géantes et supergéantes. Les objets de classe M 6.5 et inférieure peut également comprendre des naines brunes qui n'ont pas encore refroidi jusqu'à la classe L et aux classes inférieures (T et Y).

Pour une détection optimale, il faut que la quantité de lumière détectée de l'étoile ne descende pas en-dessous d'un certain niveau. Cette luminosité correspond à une étoile de magnitude apparente égale à 12 au maximum (ou plus brillante), dans le cas de l'E-ELT.

Il me semble également, que la publication que j'ai cité implique que l'étoile parente de l'exoterre a observée n'ait pas de compagnon stellaire. Dans le cas contraire, ce serait défavorable au contraste.

Cela dit, la publication parle d'une température de la photosphère de 3100 K pour le type M4.0. La température de la photosphère de l'étoile de Barnard est, d'après Wikipedia, estimée à 3134 ± 102 K. Hors, la détermination du type spectral n'est pas très précise, et l'étoile de Barnard est parfois classée comme une étoile de type M4.0, parfois comme une étoile de type M3.5.

D'ailleurs, dans l'article de Wikipedia en anglais sur la classification stellaire :

Because the classification sequence predates our understanding that it is a temperature sequence, the placement of a spectrum into a given subtype, such as B3 or A7, depends upon (largely subjective) estimates of the strengths of absorption features in stellar spectra. As a result, these subtypes are not evenly divided into any sort of mathematically representable intervals.

Le Research Consortium On Nearby Stars (RECONS) publie une liste des étoiles les plus proches. L'étoile de Barnard (GJ 699), est classée dans cette liste comme une étoile de type M3.5. En définitive, pour que l'E-ELT puisse réaliser une analyse spectroscopique de l'atmosphère d'une exoterre :

- Il faut que son type spectrale soit de M 3.5 ou inférieur.
- Il faut (selon moi) que l'étoile parente n'ait pas de compagnon stellaire,
- Il faut que sa magnitude apparente soit de 12 ou plus brillante,

De ces 108 systèmes stellaires proches, 41 satisfont les deux premiers critères. Parmi ceux-ci, 15 satisfont simultanément les 3 critères requis.

Bizarrement, l'étoile GJ 268 A, avec une magnitude absolue proche de celle de l'étoile de Barnard (13,12 contre 13,25) dépasse la limite de la magnitude apparente de 12 (avec 12,05) alors qu'elle ne se trouve qu'à 20 années-lumière du Soleil, en désaccord avec ce que prédit la relation distance-luminosité (plus de 50 années-lumière). Cela semble indiqué que cette estimation devient rapidement fausse au-delà de quelques parsecs de distance.

Si ces informations sont exactes, il y a donc 15 cibles potentiels pour l'ancienne version (de 42 mètres de diamètre) de l'E-ELT. Et une (très) petite chance de trouver une exoterre présentant une biosignature dans son spectre (à travers la détection simultanée de H2O, O2, et CH4 ou CO2).

Cordialement.

[Dorand AR]

Bonsoir ou bonjour,
Je comprends ce que vous voulez dire, mais pouvez-vous développer ?
Rien de méchant dans ma demande, mais je trouve votre point 1 un peu simpliste.
Je m'expliquerai plus demain.
Bien cordialement.

Bonjour,
J'ai mal formulé ma demande (désolé c'était la fatigue ).
Je voulais dire "qu'entendez-vous par nous voie ?"
Cordialement.

[dr.Garou]

Pour nous voir, il faut qu'ils nous considèrent comme pouvant être "vus"; je m'explique:

La vie sur Terre est pour l'essentiel basée sur un cycle du carbone, employant l'oxygène comme comburant et le CO2 comme substrat pour fournir de la matière organique (je résume).

On sait cependant que ce n'est pas la seule possibilité pour boucler un cycle, le CO2 peut être remplacé par le méthane, le monoxyde de carbone, le formaldéhyde ou divers autres substrats carbonés gazeux (je ne prends que ceux que l'on peut retrouver dans l'atmosphère); en gros le CO2 n'est pas un marqueur spécifique de vie (les cas de mars et de venus le montrent bien). L'associer à l'eau n'est pas non plus un solution puisque qu'on en retrouve aussi dans tout un panel de planètes "viables" envisageables (mars et venus accessoirement aussi).

Comme source de comburant aussi, une autre forme de vie pourrait choisir pas mal de choses autre que l'oxygène; rien que sur terre on trouve le CO2, le soufre, les nitrate, les sulfates, les phosphates, le CO, le formaldéhyde,...

Bref, prendre comme atmosphère de référence la notre est bien trop anthropocentrique et l'on peut supposer que d'autre formes de vies feraient la même erreur que nous dans ce domaine, n'ayant donc par avance aucune chance de nous trouver au cours de leur propres recherches, basées sur leur expérience personnelle de l'émergence d'une forme de vie intelligente.

[ansset]

Bref, prendre comme atmosphère de référence la notre est bien trop anthropocentrique et l'on peut supposer que d'autre formes de vies feraient la même erreur que nous dans ce domaine, n'ayant donc par avance aucune chance de nous trouver au cours de leur propres recherches, basées sur leur expérience personnelle de l'émergence d'une forme de vie intelligente.

bonjour,
encore un fois je suis désolé mais je préfère que ma question initiale ( si c'est possible )ne soit pas détournée.
il y a eu tellement de sujet sur la vie "extérieure" eventuelle "évoluée" qu'une nième discussion n'est pas le sujet pour moi ici

la demarche que beaucoup ont compris est de prendre "volontairement" la terre en exemple, et donc de voir en retour quelles sont nos limites ou possibilités de detecter des exoterres crédibles.
c'est effectivement totalement anthropocentrique.
mais c'est aussi une démarche ciblée et cohérente.

la position ( louable ) de supposer que les formes de vie pourraient apparaitrent dans des conditions totalement différentes ne nous avancent pas trop pour les chercher de manière ciblée .
quand aux formes de vie dites "intelligentes", je suis loin d'aller jusque là !

[Geb]

Bonjour,

la demarche que beaucoup ont compris est de prendre "volontairement" la terre en exemple, et donc de voir en retour quelles sont nos limites ou possibilités de detecter des exoterres crédibles.

En supposant que l'on observe le système solaire depuis Proxima du Centaure (4,22 a.-l.) avec notre meilleur projet instrumental (l'équivalent d'un E-ELT de 42 mètres), il nous serait impossible de mesurer l'habitabilité de la Terre : le Soleil est trop lumineux.

Avec l'E-ELT nous pourrions espérer, tout au plus, mesurer l'habitabilité d'une sœur jumelle de la Terre autour d'une de 15 des naines rouges les plus proches, à moins de 20 années-lumière du Soleil.

Il convient d'ajouter que comme l'imagerie directe n'est pas envisageable pour une planète aussi petite qu'une exoterre, la méthode des transits (via "l'inversion de spectre") est la seule envisageable, même pour l'E-ELT, et qu'environ 90% des planètes extrasolaires ne sont pas observables en transit. Donc les observations potentiels sont réduites à 1 ou 2.

Ma conclusion, en attendant des projets plus ambitieux, c'est qu'il nous est impossible de mesurer classiquement l'habitabilité de la Terre, même depuis Proxima du Centaure.

Pour faire de l'imagerie directe, et même observer les grandes formations (couverture nuageuses, continents, océans) à 3 parsecs (~9,8 a.-l.), il faudrait un observatoire spatial gigantesque : l'hypertélescope d'Antoine Labeyrie. Il s'agit d'une constellation de 150 télescopes spatiaux de 3 mètres de diamètre qui formeraient une sphère de 150 km de diamètre, au point de Lagrange L2.

Outre le coût relativement important d'un tel observatoire, il faudrait une sacrée infrastructure pour maintenir la constellation (carburant) ou assurer les réparations éventuelles (robots ou humains ?), donc ce n'est pas pour tout de suite. Et pourtant c'est une de nos rares chances d'observer la vie ailleurs.

Cordialement.

[ansset]

merci Geb !
mis je ne m'attendais pas à un miracle

[Geb]

Bonjour,

Outre le coût relativement important d'un tel observatoire, il faudrait une sacrée infrastructure pour maintenir la constellation (carburant) ou assurer les réparations éventuelles (robots ou humains ?), donc ce n'est pas pour tout de suite. Et pourtant c'est une de nos rares chances d'observer la vie ailleurs.

Je me dois d'ajouter une autre possibilité a priori bien moins chère : la lentille gravitationnelle que pourrait nous fournir la masse du Soleil. D'après ce site internet très intéressant :

The suns focus is known as the "solar foci". An observatory at the solar foci would have its capabilities greatly enhanced. A modest telescope could see continents on a earth sized worlds that could possibly be circling around the nearest star systems. If an observatory could be positioned correctly in a large number of locations around the sun it could see almost any planet in the galaxy.

La mission TAU du Joint Propulsion Laboratory a été imaginé à la fin des années 70. Les objectifs techniques de la mission étaient d'expérimenter en vol les propulsion nucléoélectrique et/ou nucléothermique.

Les objectifs scientifiques concernaient la recherche de la localisation et des propriétés de l'héliopause, les propriétés du milieu interstellaire et la détection de rayons cosmiques de basse énergie (bloqués par l'héliopause). Aussi, TAU devait déterminer la masse du système solaire, collecter des informations pour simuler l'approche d'un vaisseau interstellaire vers un autre système stellaire et déterminer les distances des autres étoiles en déterminant les parallaxes.

Le vaisseau devait peser 400 tonnes au départ de l'orbite basse, être assemblé en orbite et ces constituants devaient être satelliser par un lanceur Saturn V ou Energiya.

En avril 1997, Justin H. Carter proposa d'y adjoindre un télescope, pour faire de l'observation par lentille gravitationnelle solaire (le focus solaire est estimé à entre 550 UA et 800 UA). Il était également proposé d'en faire un interféromètre en le couplant aux observations d'un télescope au sol , ou en orbite à proximité de la Terre.

Cordialement