Feu vert pour la mission ARIEL qui devrait permettre de mieux comprendre la nature des exoplanètes

Par Gaëlle Degrez / Publié le 28 mars 2018

Le comité des programmes de l’Agence Spatiale Européenne vient de sélectionner la mission ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Exoplanet Large-survey) pour un lancement prévu en 2028. Ce télescope spatial sera dédié à l'observation dans l'infrarouge des exoplanètes. C'est une très grande satisfaction pour les équipes scientifiques impliquées parmi lesquelles l'Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS-UPSud/CNRS).


Image d’artiste du satellite Ariel en orbite autour du point de Lagrange L2. © ESA/STFC RAL Space/UCL/Europlanet-Science Office

Le comité des programmes de l'Agence Spatiale Européenne vient de sélectionner la mission ARIEL comme la 4ème mission de classe intermédiaire du programme « Cosmic Vision ». L’objectif de cette sonde : observer plusieurs centaines d’exoplanètes dont la taille varie entre celle de Jupiter et de la Terre.

Une clé pour déchiffrer les propriétés des atmosphères des autres mondes

Bien que nous ayons maintenant découvert près de 4000 planètes en orbite autour d'autres étoiles, la nature de ces exoplanètes reste en grande partie mystérieuse. Les scientifiques ignorent encore dans quelle mesure la chimie d'une planète est liée à son environnement de formation, notamment le type d'étoile hôte ou si le type d'étoile hôte détermine la physique et la chimie de la naissance et de l'évolution de la planète.

La mission ARIEL a justement pour but d’apporter des éléments de réponse à ces questions en sondant de manière systématique les atmosphères d'un millier de planètes extrasolaires, des géantes gazeuses aux planètes rocheuses, qu'elles soient chaudes ou tempérées autour d'étoiles de différents types.

Une expertise des laboratoires de recherche français

Le projet a pris sa source dans des travaux menés ces 20 dernières années. Les premiers résultats obtenus grâce aux satellites CoRoT et Kepler pour la détection des planètes, puis Spitzer et Hubble pour l’analyse spectrale des atmosphères ont souligné la difficulté de la mesure et l’immense diversité des atmosphères d’exoplanètes. Pour pallier ces difficultés, il était nécessaire de disposer d’instruments dédiés et optimisés. Un groupe de scientifiques a donc démarré des études dès 2008.

A compter de 2015, puisant dans l’expertise accumulée, des équipes de cinq laboratoires français dont l’Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS-UPSud/CNRS) (1) ont pris part aux études d’ARIEL. Les interventions dans l’élaboration de la proposition scientifique, du scénario de mission et les études de faisabilité du spectromètre infrarouge, au cœur du satellite, ont été déterminantes. Cela a conduit les équipes françaises à prendre la responsabilité de la conception et de la fourniture du spectromètre infrarouge. Ce dernier sera construit, sous la supervision du CNES, par le CEA-Irfu avec des contributions importantes de l’IAS et du LESIA.

In fine, Ariel a été proposé par un consortium de plus de 60 instituts dans 15 pays européens (2) en réponse à l’appel à proposition de missions lancé par l'ESA en août 2014. La coordination scientifique et technique sera assurée par le Royaume-Uni. Une contribution des États-Unis est actuellement à l'étude.


Image d’artiste du satellite Ariel en route vers sa destination finale : en orbite autour du point de Lagrange L2. © ESA/STFC RAL Space/UCL/Europlanet-Science Office

Ouvrir une nouvelle page dans l'histoire de l'étude des exoplanètes

ARIEL sera composé d’un télescope d’environ un mètre de diamètre pour collecter la lumière visible et infrarouge d’étoiles autour desquelles orbite une exoplanète. Un spectromètre étalera cette lumière en ‘arc en ciel’ et, lorsque l’exoplanète transitera devant son étoile, le spectre obtenu présentera des bandes d’absorption de la lumière de l’étoile par les molécules dans l’atmosphère de l’exoplanète.

« L’observation est particulièrement délicate, car l’information sur la planète doit être dissociée de la lumière de l’étoile elle-même, 1000 à 100000 fois plus brillante que la planète. La performance ultime est obtenue grâce à la stabilité photométrique intrinsèque de l’instrument et une connaissance très rigoureuse de son fonctionnement » explique Marc Ollivier, astronome et directeur de l’IAS.

La mission ARIEL abordera ainsi les questions fondamentales de la formation et de l'évolution des exoplanètes dans leurs systèmes planétaires, en examinant les atmosphères de plusieurs centaines de planètes en orbite autour de différents types d'étoiles. L'approche statistique est cruciale et elle va permettre d’ouvrir une nouvelle page dans l'histoire de l'étude des exoplanètes. ARIEL sera lancé de la base de Kourou en Guyane en mai 2028 et sera placé en orbite au point de Lagrange L2, situé à 1.5 million de kilomètres de la Terre.

Contact :

Marc Ollivier, Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS), CNRS / Université Paris-Sud / Université Paris-Saclay (marc.ollivier @ ias.u-psud.fr)

Notes :

1. Ainsi que l’IAP, DAp/AIM, LESIA, LAB
2. Royaume-Uni, France, Italie, Pologne, Espagne, Pays-Bas, Belgique, Autriche, Danemark, Irlande, Hongrie, Suède, République Tchèque,
Allemagne, Portugal

Dernière modification le 28 mars 2018