Les exoplanètes et la quête de vie ailleurs dans l'Univers - The Nearby Ultracool Dwarfs Opportunity
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Les exoplanètes et la quête de vie
ailleurs dans l’Univers
The Nearby Ultracool Dwarfs Opportunity
Michaël Gillon (ULiège)
Conférence UDA – UCL Bruxelles Woluwe ‐ 19 Avril 2018
Mon histoire commence par… 1978 1982
Notre monde est‐il unique ?
Une vieille question
Depuis l’antiquité, d’autres mondes habités mentionnés par de
nombreuses cultures : Grecque, Hindoue, Scandinave, Musulmane,
Juive, etc.
Occident médieval : le Christianisme a imposé le “système
Ptolémaïque”, donnant implicitement le statut de seul monde
habité à la Terre
La Terre : une planète rocheuse abritant une biosphère à sa
surface
Une biosphère complexe riche de millions d’espèces
Toutes ont besoin d’eau liquide
Huit planètes autour du Soleil
Quatre d’entre elles sont rocheuses Mercure Venus Terre Mars
La « zone habitable » du Soleil
Gamme de distances au Soleil pour lesquelles de l’eau
pourrait exister sous forme liquide à la surface d’une
planète rocheuseQuatre d’entre elles sont rocheuses Mercure Venus Terre Mars
Pas de petit homme vert sur Mars Orbite dans la zone habitable ≠ habitabilité
Et quid des lunes ?
r
r
Lune Europe Titan
Lune Europe Titan
Aucune
Aucunen’a
n’ades
desconditions
conditionshabitables
habitablesààsasasurface
surfaceDe l’eau liquide … sous la surface
Autres mondes : l’appel des étoiles
Ryan SullivanLa Voie lactée, notre galaxie
Encore une vieille question…
“Il y a d’innombrables soleils et d’innombrables terres qui
tournent autour de ces soleils, tout comme les septs
planètes tournent autour de notre Soleil."
Giordano Bruno
(1548‐1600)
“And if the fixed stars are the centres of other like
systems, these, being formed by the like wise
counsels, must be all subject to the dominion of
One."
Sir Isaac Newton
(1643‐1727)
171995 : première exoplanète découverte !
51 Pegasi b, une planète géante en
orbite très courte autour d’une
étoile de type solaire2018 : des milliers d’exoplanètes connues
On a même des images de quelques exoplanètes
Une poignée sont potentiellement habitables
Comment détecter de la vie sur une exoplanète ?
O2 rised up to 20%
because of
photosynthesis
La vie modifie la
composition
atmosphérique
d’une planète !La spectroscopie permet de mesurer la composition d’un
objet lointain
Dispersion de la lumière Spectre solaire
par un prisme…y compris l’atmosphère d’une planète
Spectroscopie de planètes potentiellement habitables
L’image d’une exoplanète : un défi énorme
L’image d’une exoplanète : un défi énorme
Transit planétaire
Transit d’exoplanète
Transit : étude détaillée d’une exoplanète possible Masse, taille, orbite, mais aussi composition atmosphérique !
Spectroscopie de transit Comparaison de données prises pendant et hors transit
Spectroscopie d’occultation
2000 : première exoplanète en transit
HD209458b, une « Jupiter chaude »
de 70% la masse de Jupiter et 130
% sa tailleA partir de 2000 : éclosion de recherches de transits
Depuis la Terre…
OGLE XO WASP
APACHE NGTSDepuis 2000 : éclosion de recherches de transits
Et depuis l’espace
ESA/France: CoRoT NASA: Kepler
>20 planètes >2000 planètesDepuis 2000 : éclosion de recherches de transits
Et depuis l’espace
NASA: TESSKepler a découvert quelques planètes potentiellement
habitablesEtude de leurs atmosphères ?
Impossible, même avec les plus gros télescopes en préparation
JWST (2019)) ELTs (2020s)C’est un problème de taille !
Etoile 10 fois + petite
OK !Le Soleil est une « grosse » étoile
Naine jaune Naine orange Naine rouge Naine
ultrafroide
OK for
Il faut cibler les naines ultrafroides ! habitable
EarthsLes naines ultrafroides • Les étoiles les ‐ massives: 7 à 10% de la masse du soleil • Les étoiles les + froides • Taille ~10% Soleil • Duré de vie de + de 1000 milliards d’années • ~15% de la population stellaire de la Voie Lactée • Population planétaire inexplorée
La zone habitable des différents types d’étoiles
Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars
2011 : prototype de SPECULOOS sur TRAPPIST
TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope
Université of Liège + Observatoire de Genève
Télescope robotique de 60cm
En opération à l’Observatoire de La Silla au Chili depuis 2010
SunTRAPPIST à La Silla
Observatoire de La Silla
(ESO, Chili)
300 nuits claires par an
Sun
Altitude: 2300m
Désert de l’AtacamaLe prototype de SPECULOOS sur TRAPPIST
Objectif: estimer/démontrer le potentiel du concept SPECULOOS
Cibles : 50 étoiles ultra‐froides les + brillantes du ciel Austral)
Sun
Potentiel démontré : une Terre serait détectée par SPECULOOS2015 : TRAPPIST‐1 et ses 3 planètes
SunTRAPPIST‐1 : permiers transits
3 planètes de taille terrestre sur des orbites de 1.5, 2.4 et ~18 jours
Sun
Gillon et al. Nature 2016
Les planètes recherchées existent vraiment !TRAPPIST‐1 : une étoile minuscule à 40 années‐lumière
9% la masse du Soleil
12% la taille du Soleil
T=2500K vs 5800K pour le Soleil
Jupiter
Sun
Une des étoiles les plus petites du voisinage solaireL’habitabilité des planètes de TRAPPIST‐1
Aucune des trois dans la zone habitable
Planètes b et c trop
chaudes
Sun
Planète d est
probablement trop
froideNéanmoins… Leconte et al. (2013) Planète « globe oculaire » : il faut une atmosphère raréfiée
Volcanisme intense sur TRAPPIST‐1b et c ?
Io + Jupiter
Io
Leconte et al. (2013)
Interactions mutuelles des planètes + effets de marée pourraient
engendrer un volcanisme important comme sur IoVolcanisme intense sur TRAPPIST‐1b et c ? Leconte et al. (2013)
Le volcanisme pourrait rendre TRAPPIST‐1d « habitable »
Io + Jupiter
Io
Leconte et al. (2013)Les planètes TRAPPIST‐1 ont‐elles encore une atmosphère?
Irradation X et
UV intense +
vents stellaire
Erosion
atmosphérique
Magnetosphère?
Dégazage?1ère étude atmosphérique des planètes TRAPPIST‐1
Double transit TRAPPIST‐1b and c
observed with Hubble on May the 4th
4 Mai 2016
Observation d’un double
transit de TRAPPIST‐1b & c
avec le télescope spatial
Hubble
Pas d’atmosphère étendue riche en hydrogène (de Wit et al. Nature
2016)Fin 2015 : un signal bizarre observé
depuis le Chili
Leconte et al. (2013)
Gillon et al. Nature 20172016 et 2017 : observation intense du système Depuis la Terre Et depuis l’espace the star the star
22 Février 2017, Washington DC…
Les sept Terres de TRAPPIST‐1
Observation de TRAPPIST‐1 par le télescope spatial Spitzer
Leconte et al. (2013)
20 jours d’observation quasi-continue… et 343 à 4 des planètes sont dans la zone habitable
Leconte et al. (2013)
Three planets in the habitable zone
t planètes pourraient avoir de l’eau liquide en surTRAPPIST‐1 et James Webb
SunTRAPPIST‐1 et James Webb
SunTRAPPIST‐1 et James Webb
SunUn système très harmonique !
66Des planètes riches en eau ? Leconte et al. (2013)
Des planètes riches en eau ? Leconte et al. (2013)
TRAPPIST-1 : une raz de marée médiatique
Leconte et al. (2013)
Leconte et al. (2013)
www.trappist.one
https://exoplanets.nasa.gov/trappist1/Du prototype sur TRAPPIST à SPECULOOS
Observatoire SPECULOOS‐Sud : 4 télescopes de 1m en cours
d’installation sur le site de Cerro Paranal au Chili
ULiège + Cambridge + Jeddah
Sun
Cibles : les 500 étoiles ultrafroides australes les plus proches2015 : télescopes SPECULOOS n°1 et 2 en test à Munich
Sun2016 : plateforme construite à Paranal
Sun
66SPECULOOS‐Sud : la vue
SunSPECULOOS‐Sud : la vue
Sun2017 : l’installation des télescopes
2017 : l’installation des télescopes
Extension de SPECULOOS à l’hémisphère Nord – phase 1
TRAPPIST‐North, télescope robotique de 60cm installé en 2016 à
l’Observatoire de l’Oukaïmeden au Maroc
Collaboration ULiège – Cadi AyyadTRAPPIST‐Nord a contribué à la découverte de TRAPPIST‐1
Khalid Barkaoui
Chercheur doctorant
Cotutelle Cadi Ayad ‐ ULiègeExtension de SPECULOOS à l’hémisphère Nord – phase 2
L’Observatoire SPECULOOS‐North: Tenerife 2019
Collaboration ULiège ‐ MITSPECULOOS d’ici 2020
1 2 1
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1SPECULOOS : le futur Détection Etude
Vie au‐delà du système solaire : les autres pistes
Transit: Spectroscopie Imagerie directe
TESS (NASA) haute résolution Alpha Centauri
Proxima Centauri b
La découverte des premières traces de vie autour d’une autre
étoile pourrait survenir d’ici 10 ansLe projet « Nouveau Monde »
Vie au‐delà du système solaire : les autres pistes
Voyager vers les étoiles ?
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Peut‐être sont‐ils déjà là?
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