Les miroirs du nouveau télescope James-Webb, dont la construction s'achève et qui facilitera l'étude des origines de l'Univers. (Photo: David Higginbotham/NASA)
D'ici 10 ans, on aura repéré à l'extérieur de notre système solaire des planètes semblables à la Terre, possédant une atmosphère, des continents et des océans et permettant l'apparition de la vie. C'est la prédiction astronomique que fait René Doyon, professeur à l'Université de Montréal. « Je me lève le matin en me demandant comment on va découvrir les premières formes de vie extraterrestre; nous y sommes presque ».
Depuis la découverte par une équipe suisse, en 1995, d'une première planète tournant autour d'une étoile autre que le Soleil, plusieurs milliers d'exoplanètes ont été décrites, certaines même photographiées. La prochaine étape consiste à trouver une planète viable. « Ce secteur est l'un des plus stimulants de la recherche scientifique actuellement. On sent un engouement international pour cette question : sommes-nous seuls dans l'Univers ? La nouvelle génération de télescopes et d'instruments nous permettra assurément de réaliser des percées majeures », commente l'astrophysicien, qui a lancé l'Institut de recherche sur les exoplanètes (iREx) pour regrouper les forces vives au Canada et à l'étranger autour de cet objectif. L'iREx compte en ce moment 12 chercheurs et stagiaires postdoctoraux et l'on souhaite quadrupler les membres de l'équipe d'ici cinq ans.
Si l'on sait de mieux en mieux distinguer les planètes gazeuses des planètes telluriques (composées d'un sol solide), les instruments nouvellement mis au point, installés notamment dans le télescope spatial James-Webb, qui sera lancé en 2018, pourront définir la composition chimique de l'atmosphère des planètes ciblées dans un rayon d'une dizaine d'années-lumière. « C'est l'un des projets scientifiques les plus importants de l'histoire, précise le professeur Doyon. Le télescope James-Webb est doté d'instruments d'une grande complexité et a nécessité des investissements de huit milliards de dollars, dont 250 millions du Canada... Il permettra de mieux comprendre les origines de l'Univers, mais aussi d'étudier les systèmes planétaires potentiellement habitables les plus rapprochés du Soleil. »
Pas de la science-fiction
Avec son équipe du Département de physique de l'UdeM, il travaille depuis 2001 à l'élaboration de l'instrument canadien du télescope spatial; pour cette contribution, son équipe et lui auront un accès privilégié de 450 heures d'observation au tout début de sa vie utile. Les chercheurs de l'iREx seront en bonne position pour sonder l'atmosphère des exoplanètes tempérées comme la nôtre. Il sera possible d'y déceler la vapeur d'eau et, avec un peu de chance, des traces de méthane et d'oxygène, les « signatures » de l'activité biologique. « Ce n'est pas de la science-fiction, souligne René Doyon. L'instrument canadien du télescope James-Webb a été spécialement conçu pour sonder l'atmosphère d'exoplanètes. Déjà construit, il est présentement en phase de rodage à la NASA en prévision du lancement. »
René Doyon
Pour mettre au jour des traces de vie, il faut chercher des planètes dans la « zone habitable » autour d'une étoile, zone ni trop proche ni trop loin de celle-ci, où l'on peut trouver de l'eau sous forme liquide. On ciblera une classe particulière de planètes qui transitent devant leur étoile. Lors du passage de la planète devant son étoile, la lumière de cette dernière est alors filtrée par l'atmosphère de la planète, ce qui permet d'en révéler la composition chimique, une mesure extrêmement difficile et seulement possible avec un télescope spatial équipé de la meilleure technologie.
L'analyse des exoplanètes découvertes depuis 10 ans a déjà causé une surprise : la majorité des planètes dans le voisinage du Soleil sont de 2 à 10 fois plus massives que la planète bleue. « De taille et de masse intermédiaires entre la Terre et Neptune, ces planètes qualifiées de super-Terres sont inexistantes dans notre système solaire. Les super-Terres seront des cibles de choix pour sonder des atmosphères. »
Un premier million pour l'iREx
En plus de diriger l'équipe canadienne du télescope James-Webb, le FGS (Fine Guidance Sensor) et le NIRISS (Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph), qui prendront le chemin de l'espace en 2018, le professeur Doyon est cochercheur principal du projet SPIRou (Spectropolarimètre infra-rouge), qui réunit des chercheurs du Canada, de la France, de la Suisse, du Brésil, de Taiwan et du Portugal. Présentement en cours de fabrication, cet instrument de haute précision aura la capacité, entre autres, de détecter des planètes telluriques habitables autour d'étoiles naines rouges. SPIRou trouvera les mondes potentiellement habitables les plus rapprochés du Soleil. L'instrument est destiné au télescope Canada-France-Hawaii pour une première lumière en 2017. Le projet comporte un volet pédagogique pour les jeunes sous la forme d'une collaboration avec le magazine Spirou...
On sent au contact de René Doyon que la connaissance de l'Univers pourrait bientôt connaître de nouveaux éclairages. « La prochaine décennie promet d'être enlevante pour l'étude des exoplanètes », indique-t-il avec enthousiasme.
Même si l'iREx n'existe que depuis quelques mois à peine, un mécène a déjà proposé d'offrir un million de dollars afin de créer des bourses d'excellence. Ce don lance la campagne de financement de l'organisme, qui espère amasser 15 millions.
Le souci de René Doyon, c'est d'arriver à combler ses besoins en main-d'oeuvre hautement spécialisée. « Nous avons fondé l'iREx pour concentrer les meilleures expertises de l'heure à Montréal. Nous travaillons en étroite collaboration avec nos collègues de l'Université McGill dans cet objectif de faire de la métropole un pôle mondial de la recherche sur les exoplanètes. Malgré cela, nous manquons d'universitaires chevronnés capables de nous aider dans cette quête. »
À l'heure actuelle, l'équipe de l'iREx comprend deux autres professeurs titulaires de l'Université de Montréal, Gilles Fontaine et Pierre Bastien, et deux professeurs adjoints, David Lafrenière et Patrick Dufour. Les chercheurs Étienne Artigau, Loïc Albert et Julien Rameau complètent l'équipe. Plusieurs étudiants à la maîtrise et au doctorat sont également rattachés à l'Institut de recherche.
Le télescope spatial James-Webb remplacera en 2018 le télescope Hubble, arrivé à la fin de sa vie utile. Ses instruments permettront d'observer les étoiles et galaxies qui se sont formées immédiatement après le big bang ainsi que les systèmes planétaires en dehors du système solaire. Le miroir est formé de 18 sections hexagonales de béryllium. Il sera près de trois fois plus gros que le miroir de Hubble et sera spécialisé dans l'observation du rayonnement infrarouge.
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