Première lumière pour SPIRou, le chasseur d'exoplanètes
Publié par Adrien le 27/05/2018 à 01:30
Source: CNRS
SPIRou, le nouveau spectropolarimètre et chasseur de planètes développé pour le télescope Canada-France-Hawaï (TCFH), vient de collecter avec succès sa première lumière d'étoile. Dix ans après sa conception et au terme de quatre mois intensifs d'installation au TCFH, cet instrument international porté par la France va bientôt pouvoir débuter ses missions scientifiques: la détection d'exoplanètes autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis,...) de naines rouges voisines du Système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit, notre système...) et l'étude des étoiles et des planètes naissantes. La conception et la construction de SPIRou a impliqué de nombreux laboratoires français. Il a ensuite été intégré à l'Irap (1) (CNRS/CNES/Université de Toulouse III - Paul Sabatier) avant d'être livré à Hawaii.


Portion d'un spectre SPIRou de l'étoile AD Leonis, collecté lors des premières observations nocturnes de l'instrument.
© équipe SPIRou

Après avoir démontré ses performances à l'Irap, l'instrument a été méthodiquement démonté et mis en caisses par des équipes du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), avant d'être expédié puis ré-assemblé au TCFH, nécessitant un réglage des optiques du spectrographe à une précision micrométrique. Une décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix » et annus « année.) d'efforts qui s'est avérée payante le 24 avril 2018 lorsque SPIRou a enregistré pour la première fois la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...) d'une étoile collectée par le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi que la taille apparente...), AD Leonis, située dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les...) du Lion (Le lion (Panthera leo) est un mammifère carnivore de la famille des félidés du genre Panthera (félins). Il est surnommé « le roi des animaux » car sa...) et distante d'environ 16 années-lumière de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...). La forte activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) d'AD Leonis, ses éruptions extraordinairement énergétiques et les perturbations spectrales qui en découlent confèrent à cette étoile un intérêt évident pour ces premiers tests sur le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.), lors desquels SPIRou a pu détecter et mesurer le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction,...) présent à sa surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...).

Au cours des quelques nuits consacrées à cette première validation sur le ciel, SPIRou a réalisé une impressionnante moisson de 440 spectres, démontrant au passage plusieurs de ses nouvelles capacités. SPIRou a notamment observé des étoiles beaucoup plus froides que le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de...), baptisées naines rouges - une population stellaire (Les étoiles de notre Galaxie furent classées en deux populations stellaires, dites "Population I" et "Population II", par Walter Baade en 1944.) qui inclut la plupart des étoiles proches du Système solaire, et que SPIRou scrutera avec attention lors de son grand programme d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) à la découverte des systèmes planétaires voisins du nôtre. SPIRou a également observé plusieurs étoiles chaudes, dont le spectre infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) révèle essentiellement des raies telluriques induites par l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) terrestre. Identifier et filtrer ces raies telluriques des spectres collectés est une étape essentielle pour décoder la lumière des étoiles et déchiffrer les informations qu'elle contient, notamment sur la présence d'un système planétaire (Un système planétaire (parfois appelé abusivement système stellaire) est composé de planètes et divers corps célestes inertes (astéroïdes, comètes...) gravitant autour d'une...).


Vue d'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble),...) du spectrographe SPIRou et de ses composants optiques, avant fermeture (Le terme fermeture renvoie à :) de son enceinte cryogénique.
© S. Chastanet - CNRS/OMP

Pour détecter des systèmes planétaires, SPIRou met en ?uvre une technique, la vélocimétrie, capable de révéler par effet Doppler les minuscules fluctuations de vitesse (On distingue :) des étoiles qui témoignent de la présence de planètes en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.). SPIRou doit jouer un rôle clé dans les futurs programmes de caractérisation des systèmes planétaires voisins du notre, en coordination avec d'autres instruments au sol ou dans l'espace comme les satellites (Satellite peut faire référence à :) Tess de la Nasa (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est...) et Plato de l'ESA, le futur (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le télescope spatial présente l'avantage par rapport à son homologue terrestre de ne pas être perturbé...) James Webb (Nasa/ESA), ou le grand télescope européen ELT.

Après le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de...) par le CNRS des dix tonnes de matériel de Toulouse à Hawaii, SPIRou a été installé et ré-assemblé au troisième étage du télescope par une équipe d'ingénieurs et de spécialistes français et canadiens, avec l'appui logistique (La logistique est l'activité qui a pour objet de gérer les flux physiques d'une organisation, mettant ainsi à disposition des ressources correspondant aux besoins, aux...) et technique du TCFH. Une opération nécessitant la plus grande précision: refroidi à une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) de 200°C au-dessous de zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole marquant une position vide dans l’écriture des nombres en notation...), le spectrographe de SPIRou est régulé thermiquement à une précision d'un millième de degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) afin de pouvoir détecter les infimes signatures spectrales induites dans la lumière des étoiles par la présence de planètes. Après l'installation de son détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été...) infrarouge de dernière génération (un H4RG TIS), SPIRou a été refroidi pour une nouvelle session intensive de tests en laboratoire et sur le ciel, en préparation de son grand programme d'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) des naines rouges et des pouponnières stellaires qui débutera cet automne (L'automne est l'une des quatre saisons des zones tempérées. Elle se place entre l'été et l'hiver.).

SPIRou a été conçu, financé et construit grâce à un consortium international d'instituts de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également...), de laboratoires et d'universités. En France, il implique le CNRS, l'université de Toulouse (Cette page est consacrée au PRES Université de Toulouse. Pour les pages sur les universités voir Université Toulouse I, Université Toulouse II-Le Mirail, Université...) III ? Paul Sabatier, l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) Grenoble Alpes, Aix-Marseille Université et la Région Ile-de-France pour son financement, ainsi que plusieurs laboratoires et observatoires des sciences de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) qui en dépendent:
- l'Irap (CNRS/CNES/Université de Toulouse III ? Paul Sabatier),
- l'Ipag (CNRS/Université Grenoble Alpes),
- le LAM (CNRS/CNES/Aix-Marseille Université),
- l'IAP (CNRS/Sorbonne Université)
- l'Observatoire Midi-Pyrénées (CNRS/UPS/IRD/CNES/Météo-France)
- l'Observatoire de Haute-Provence (CNRS/CNES/AMU),
- l'Observatoire des sciences de l'Univers de Grenoble (CNRS/Université Grenoble Alpes/IRD/Météo France/Irstea)
- l'institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) Pythéas (CNRS/CNES/AMU),
Le consortium implique également le Canada, la Suisse, le Brésil, Taiwan, le Portugal et bien sûr le TCFH.

Notes:

(1)Institut de recherche en astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et...) et planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses branches de la science ; son domaine d'étude s'étend des grains microscopiques jusqu'aux planètes géantes gazeuses.) (CNRS/CNES/Université de Toulouse III - Paul Sabatier), qui fait partie de l'Observatoire Midi-Pyrénées (OMP).
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