spectroscopie de transit

Un télescope observe une étoile pendant de nombreuses nuits consécutives. Quelque part dans le flux de lumière se cache une infime baisse de luminosité : une planète de la taille de la Terre a momentanément occulté une partie de l'étoile. Une telle baisse dure quelques heures et ne se répète qu'une fois par an ou moins.

Photographier une exoplanète autour d'une autre étoile, c'est comme essayer de distinguer un ver luisant devant un projecteur. L'atmosphère terrestre ne cesse de bouger, et dans un télescope, cela se traduit par des taches dansantes, les speckles.

En 2024, l'équipe de David Charbonneau a pointé le télescope Magellan, équipé du spectrographe WINERED, vers LHS 1140. Au moment du transit, la spectroscopie à haute résolution a capté la raie d'absorption de l'hélium métastable à 10833 Å.

La lumière d'une étoile lointaine porte en elle le bourdonnement silencieux des atmosphères des planètes qui orbitent autour d'elle. Pendant longtemps, la capter revenait à distinguer un murmure dans le rugissement d'une cascade.

Un projecteur éclaire droit dans les yeux, et à quelques pas de là, une minuscule luciole scintille. C'est à peu près à cela que ressemble la chasse à une planète de type terrestre autour d'une étoile voisine : la planète est de cent millions à dix milliards de fois plus faible que son étoile, et dans le ciel, elles se confondent presque en un seul point.

À 158 années-lumière de nous, autour d'une étoile sombre, la naine rouge TOI-6894, une planète se déplace paisiblement. Son année dure moins de deux jours terrestres, mais elle-même est un monde frais avec une température d'équilibre d'environ 420 K, à peine plus chaud qu'un sauna.

La planète WASP-121 b est une géante gazeuse chauffée à 2500°C. Elle fait toujours face à son étoile, comme un globe figé sous une lampe. Mais lorsqu'elle passe devant le disque de l'étoile, sa rotation nous révèle différentes facettes — comme si l'on faisait lentement pivoter ce globe pour en explorer chaque recoin.

Lorsqu'une planète passe derrière le bord de son étoile, celle-ci éclaire son atmosphère — tout comme le soleil couchant illumine les nuages à l'horizon. Cet instant fugace, qui ne dure que quelques minutes, porte l'empreinte des gaz traversés par la lumière stellaire.

Le jour, dans le désert chilien d'Atacama, l'air tremble de chaleur, comme au-dessus d'une poêle brûlante. La lumière du Soleil, en traversant cette agitation, se met à danser et à scintiller. Les astronomes appellent ce tremblement de l'air le « seeing » — il empêche les télescopes de voir les étoiles nettement.

Lorsqu'une exoplanète masque brièvement son étoile, la lumière stellaire traverse son atmosphère et en absorbe la saveur chimique. Cette technique — la méthode du transit — est au cœur du travail du télescope James Webb.

Lorsqu'une planète passe devant son étoile, la lumière traverse son atmosphère et en absorbe la saveur des gaz. Chaque gaz laisse dans la lumière sa propre empreinte colorée – une touche amère ou sucrée. Les scientifiques tentent de déchiffrer cette recette : quelles substances et dans quelles proportions se mêlent dans l'air d'un monde étranger.

La mélodie douce d'une flûte se noie dans le vacarme des tambours. C'est ainsi que les astronomes tentent de capter la faible lumière qui a traversé l'atmosphère d'une planète lointaine, alors que son étoile brille à côté.

Lorsqu'une étoile à neutrons émet un sursaut de rayons X, son atmosphère s'échauffe à des millions de degrés. La lumière que nous captons avec nos télescopes traverse cette couche de gaz dense — et en chemin, elle est fortement modifiée. Le spectre n'est plus celui d'un four idéal : certaines couleurs s'intensifient, d'autres s'éteignent.

Le ciel nocturne est parsemé d'étoiles, et beaucoup d'entre elles ont des planètes. Mais comment repérer un petit disque sombre devant un soleil lointain ? Le télescope « Kepler » a observé pendant neuf ans des centaines de milliers d'étoiles, attendant qu'une planète passe devant son étoile et l'éclipse un instant.

Pour écouter l'atmosphère d'une planète lointaine, le bruit de l'étoile gêne. Dans le système TRAPPIST-1, les astronomes ont utilisé une planète « mouchard » : TRAPPIST-1 b est une voisine sans air qui n'enregistre que les parasites. En soustrayant cet enregistrement du signal de la planète TRAPPIST-1 e, on peut isoler la voix pure de son air.

Toutes les quelques heures, depuis le désert de Mojave, près de Madrid et de Canberra, d'étroits faisceaux d'ondes radio partent vers le ciel. C'est le Deep Space Network de la NASA, trois complexes d'antennes qui maintiennent le contact avec les sondes à travers tout le système solaire.