Une équipe menée par la NASA développe un concept novateur pour l’imagerie directe d’exoplanètes rocheuses. Ce projet, baptisé HOEE, associe un occultateur spatial (« starshade ») à de futurs télescopes terrestres géants, comme l’ELT de l’ESO. Il vise à bloquer la lumière stellaire pour révéler des mondes potentiellement habitables situés à moins de vingt années-lumière.
Le défi de l’observation directe des exoplanètes
L’imagerie directe d’exoplanètes de la taille de la Terre, particulièrement celles situées dans la zone habitable de leur étoile, représente un défi technique majeur. Les instruments spatiaux actuels, tels que la caméra proche infrarouge du télescope spatial James Webb de la NASA ou le coronographe du futur télescope spatial Roman, ne possèdent pas la capacité d’observer directement ces mondes. La difficulté réside dans le contraste lumineux extrême : une planète rocheuse en lumière visible est environ un milliard de fois plus faible que son étoile hôte.
Les méthodes indirectes de détection, comme les transits ou la vélocimétrie radiale, ont permis de découvrir des milliers d’exoplanètes. Cependant, elles ne fournissent pas d’images directes ni de données spectrales détaillées sur leurs atmosphères. Une observation directe est essentielle pour caractériser ces mondes lointains et y rechercher des biosignatures potentielles.
Un observatoire hybride pour un nouveau regard
Pour surmonter cette limitation, une équipe dirigée par la NASA propose un concept innovant : l’Hybrid Observatory for Earth-like Exoplanets (HOEE). Ce système combine un starshade orbital, un grand occultateur spatial, avec la prochaine génération de télescopes optiques extrêmement grands basés au sol. Le starshade est conçu pour se positionner précisément entre le télescope terrestre et l’étoile cible, bloquant ainsi sa lumière avant qu’elle n’atteigne l’atmosphère terrestre.
Le starshade serait placé en orbite elliptique terrestre, à quelque 175 000 km de distance. Il est envisagé qu’il soit d’abord utilisé en conjonction avec le Très Grand Télescope (ELT) de l’Observatoire Européen Austral (ESO), dont la première lumière scientifique est prévue pour fin 2030 dans le nord du Chili. L’objectif est de permettre des observations optiques directes de systèmes planétaires proches, particulièrement ceux situés dans un rayon de vingt années-lumière de la Terre.
La conception technique d’un bouclier stellaire
Pour créer cet « eclipse artificielle », le starshade, également appelé occulteur, serait composé d’un disque central d’un diamètre de 50 mètres, entouré de 48 pétales, chacun mesurant 24,5 mètres de long. Cette architecture est décrite dans une publication de 2026 parue dans la revue Nature Astronomy.
La précision de positionnement est cruciale pour le succès de cette mission. Le starshade devrait être capable de se repositionner avec une exactitude de six mètres. Cette manœuvre serait réalisée grâce à des micro-propulseurs, probablement alimentés par de l’hydrogène chaud gazeux. Vladimir Airapetian, astrophysicien senior au Goddard Space Flight Center de la NASA et membre de l’équipe HOEE, a souligné à Paris : « Notre équipe prouve qu’en déployant une starshade pour projeter une ‘ombre parfaite’ sur les plus grands télescopes terrestres, HOEE peut supprimer l’éclat stellaire avant même qu’il n’entre dans l’atmosphère. »
Cette approche permettrait au télescope terrestre de recevoir la lumière réfléchie directement depuis l’exoplanète, sans être submergé par le rayonnement de l’étoile parente. Le starshade maintiendrait un alignement fin et continu sur la cible céleste, assurant une occultation constante.
Perspectives scientifiques et financement
Le projet HOEE a déjà soumis une demande de financement de phase B au programme NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), avec l’espoir d’obtenir l’approbation d’ici 2027. Le succès de cette initiative ouvrirait une nouvelle ère pour l’étude des exoplanètes, en offrant la possibilité de les imager directement en lumière visible. Cette capacité est fondamentale pour analyser la composition de leur atmosphère, identifier des indices de la présence d’eau liquide ou même des biosignatures, des marqueurs chimiques potentiellement liés à la vie.
En combinant les capacités d’un instrument spatial dédié à l’occultation et la puissance collectrice d’un télescope terrestre géant, HOEE représente une voie prometteuse pour la quête de mondes semblables à la Terre. Il s’agirait d’une avancée majeure, complémentaire aux missions spatiales actuelles et futures, dans la compréhension de la diversité planétaire et la recherche de vie au-delà de notre système solaire.