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Précision

Par Martin C.E. Huber

“Un exemple frappant de l’ouverture d’une nouvelle fenêtre sur l’univers grâce à de meilleures méthodes de mesure” – a commenté le Président de la Société Allemande de Physique à propos de l’attribution du prix Nobel de physique 2019 à Michel Mayor et Didier Queloz de l’Observatoire de Genève.

En collaboration avec des collègues de l’Observatoire de Marseille, les deux lauréats du prix Nobel ont amélioré la précision de mesure de leur spectrographe au télescope de 2 mètres de l’Observatoire de Haute Provence en 1995. Par l’utilisation de l’instrument ” ELODIE ” qui, grâce à son système sophistiqué d’analyse de données, a pu mesurer efficacement et plus précisément les vitesses radiales des étoiles, Michel Mayor et Didier Queloz ont été les premiers à vérifier l’existence d’une exoplanète.

Le télescope de 3,6 mètres à La Silla avec HARPS. (Photo: ESO/B. Tafreshi)

Dans le cadre de consortiums internationaux, les chercheurs de l’Observatoire de Genève ont entre-temps mis au point des instruments encore plus précis* qui sont désormais installés sur des télescopes de l’ESO et peuvent ainsi être utilisés par un cercle plus large de chercheurs.

D’autres instituts suisses ont également mené avec succès des projets pionniers dans le cadre de consortiums internationaux. Il y a deux ans, des essais avec le satellite précurseur “LISA Pathfinder” ont montré que l’observation des ondes gravitationnelles dans la gamme de fréquences de 0,1 mHz à 0,1 Hz, c’est-à-dire à des fréquences qui ne pourront probablement jamais être atteintes sur Terre**, sont possibles dans l’espace. Les mesures effectuées à l’aide de « LISA Pathfinder » ont duré six mois et ont montré que des détecteurs tels que ceux mis au point pour la mission LISA elle-même (Laser Interferometer Space Antenna, dont le lancement est prévu en 2034) permettent de supprimer le bruit dans la mesure. LISA sera ainsi capable de détecter les ondes gravitationnelles dans la gamme de fréquences prévue.

Il s’agit là d’un autre exemple de coopération réussie dans le cadre d’un consortium international. Le sismologue Domenico Giardini et ses collègues de l’EPFZ ont apporté une contribution importante au succès de ” LISA Pathfinder “. Une réussite qui a donné le feu vert au projet spatial LISA pour détecter les sources de rayonnement gravitationnel dans tout le ciel et qui ouvrira une fenêtre sur le monde encore caché du rayonnement gravitationnel.

L’Institut de physique de l’Université de Berne est particulièrement réputé pour son expérience des missions spatiales ; ses chercheurs ont étudié toutes sortes d’objets de notre système solaire en utilisant des techniques spatiales. Il s’agit notamment, comme il en a été question dans le dernier bulletin PlanetS, du vent solaire lors des missions lunaires Apollo, il y a 50 ans.

Vue d’artiste du CHEOPS, en orbite autour de la Terre. (Image: ESA/ATG medialab)

Compte tenu de la riche expérience de cet institut, il semble assez naturel que le consortium international pour la prochaine mission CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) soit dirigé par Berne. Le lancement de cette mission qui explorera des systèmes avec exoplanètes à l’aide du satellite de même nom est proche : il est prévu pour décembre 2019.

Ici aussi, l’objectif est d’obtenir une plus grande précision. Un télescope spatial efficacement protégé contre la lumière diffusée examinera à l’aide de la méthode des transits des étoiles brillantes dont on sait qu’elles possèdent des exoplanètes. Comme ces systèmes exoplanétaires sont formés autour d’étoiles particulièrement brillantes, le grand flux de photons permettra de mesurer avec précision même de petites différences d’intensité. La cible peut ainsi être caractérisée de manière fiable.

Les instituts de douze États membres de l’ESA et l’ESA elle-même forment le consortium CHEOPS. Quatre universités suisses sont impliquées et c’est une coïncidence gratifiante que le chef du consortium soit Willy Benz le premier doctorant de Michel Mayor !

Auteur : Martin C.E. Huber a dirigé le département des sciences spatiales de l’ESA de mi-1987 à mi-2000 et a été professeur titulaire de l’ETH Zurich jusqu’à sa retraite en 2001.

*HARPS’ (précision d’environ 1 m/s) spectrographe installé depuis 2003 sur le télescope de 3,6 m sur La Silla et ‘ESPRESSO’ (précision jusqu’à 10 cm/s) depuis 2018 sur le Very Large Telescope (VLT) à Paranal.

**Les influences sismiques et autres influences environnementales produisent un bruit de fond qui ne permet pas la détection au sol d’ondes gravitationnelles avec une fréquence inférieure à environ 1 Hz. Par conséquent, les détecteurs d’ondes gravitationnelles tels que LIGO et Virgo ne ” voient ” que des signaux à court terme d’événements très énergétiques, comme les derniers moments de la fusion de deux trous noirs qui ne s’élèvent que momentanément au-dessus du bruit de fond.

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