Cheops : une mission pour faire la lumière sur les exoplanètes

Le satellite suisso-européen devrait faire entrer l'exoplanétologie dans une ère nouvelle. Celle de l'étude des exoplanètes que Cheops s'apprête à mesurer.

Depuis la découverte de la première exoplanète 51 Pegasi b par les Suisses Michel Mayor et Didier Queloz, Prix Nobel de physique 2019 pour cette trouvaille, la liste de ces mystérieuses planètes extrasolaires s'est considérablement allongée.

La limite des 4 000 ayant été allègrement franchie cette année, elle ressemble désormais à un annuaire de feu les PTT ! Quant aux nouvelles entrantes, à moins d'être particulièrement originales, elles ne font plus guère parler d'elles. À quoi bon… puisqu'on ne sait au fond que très peu de choses de ces planètes et que tout ce que l'on peut en dire s'écrit encore au conditionnel. Avec le satellite Cheops, la Suisse et l'Agence spatiale européenne espèrent pourtant bien faire entrer l'exoplanétologie dans une nouvelle ère.

En effet, contrairement à ses prédécesseurs Corot et Kepler, Cheops n'a pas pour mission de scruter une zone du ciel particulière pour découvrir de nouvelles exoplanètes dont l'abondance ne fait désormais plus aucun doute. Non, comme son nom en toutes lettres CHaracterising ExOplanets Satellite l'indique, son rôle est d'observer des systèmes planétaires déjà identifiés pour les caractériser et commencer à mettre de l'ordre et un peu plus de sens dans tout cela, sous la responsabilité scientifique de Didier Queloz, de l'observatoire de Genève.

Une mission de trois ans et demi

De quoi sont faites ces planètes ? Possèdent-elles une atmosphère ? Et, si oui, quelle est sa composition ? Ont-elles de l'eau liquide à leur surface ? Enfin, que nous disent-elles de la formation de notre propre système solaire ? Pour tenter de répondre à ces questions brûlantes, les scientifiques ont, en premier lieu, besoin de connaître la densité de ces corps. Une donnée dont ils ne disposent généralement pas et qui, à une telle distance, ne peut être obtenue qu'en confrontant leur masse et leur taille. C'est là qu'intervient Cheops.

Positionné en orbite basse à environ 700 kilomètres au-dessus de nos têtes, son télescope doté d'un miroir de 30 centimètres doit lui permettre de mesurer un maximum d'exoplanètes avec une précision inégalée, de l'ordre de 10 %. Pour ce faire, il les regardera passer devant leur étoile afin d'observer très précisément la baisse de luminosité induite et déterminera ainsi leur rayon, c'est-à-dire en appliquant la méthode des transits. Ce qui permettra d'obtenir la densité de celles dont la masse a déjà pu être déterminée lors de leur détection par la méthode des vitesses radiales. Laquelle consiste à mesurer l'oscillation de l'étoile découlant de l'attraction gravitationnelle exercée par une planète en orbite autour d'elle, celle-ci découlant directement de la masse de l'objet. Cependant, la tâche ne sera pas facile, car la plupart des exoplanètes ne peuvent être observées qu'avec l'une ou l'autre des deux méthodes décrites précédemment.

Prévue pour durer trois ans et demi, la mission ambitionne néanmoins de fournir une short-list de planètes de type terrestre bien documentées sur lesquelles les télescopes de la prochaine génération – tel que le télescope James Webb, dont la mise en service est prévue en 2021 et l'E-ELT (European Southern Observatory) attendu pour 2025 – pourront se concentrer pour aller plus loin dans la connaissance de ces mondes lointains. Au passage, Cheops pourrait évidemment glaner quelques nouvelles aspirantes, mais aussi peut-être mettre la main sur des anneaux, des lunes et réussir à mesurer la température des Jupiters chauds qui intriguent tant les astrophysiciens puisque, chez nous, dans le système solaire, les géantes sont plutôt du genre glacées…