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Un «Espresso» genevois pour découvrir une autre Terre

Un instrument conçu par l’Université de Genève a permis de créer le plus grand télescope du monde.

C’est un outil de plus pour les chasseurs de planètes. L’Université de Genève (Unige) a créé un instrument qui permet de fusionner quatre télescopes pour former le plus grand télescope optique au monde, au Chili. Dans le but de découvrir de nouvelles exoplanètes – situées hors de notre système scolaire – mais aussi d’étudier plus en détail leur ADN, jusqu’à déceler, un jour peut-être, des traces d’oxygène dans une atmosphère. Et trouver une sœur à la Terre.

Le nom du spectrographe de l’Unige ne sonne pas vraiment scientifique: Espresso. «C’est un collaborateur qui l’a proposé, sur le ton de la plaisanterie, parce que je suis un passionné de café italien, sourit Francesco Pepe, professeur à l’Unige et responsable du projet. Ça nous a plu et c’est resté!» Si le baptême est facile à raconter, la fonction de l’instrument nécessite un peu plus de temps. Ce spectrographe fonctionne de pair avec le Very large télescope (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO) au Chili, qui réunit quatre télescopes de 8 mètres de diamètre chacun. L’œil grand ouvert sur le ciel, ils captent la lumière des étoiles. Espresso va permettre de centraliser ces lumières récoltées pour en faire un unique spectre. Cette centralisation augmente la capacité à observer des sources de faible luminescence.

Quel intérêt d’étudier cette lumière? D’abord, c’est un indicateur d’une présence potentielle de planète, explique Francesco Pepe. Une étoile entourée d’une planète en orbite va osciller sous l’effet de la gravitation. La lumière captée par les télescopes, ce sont ces mouvements, ou plutôt leur vitesse. «Elle va varier selon la planète qui tourne autour. En fonction de ces variations, nous pouvons déterminer la masse de la planète.» Par exemple, des huit planètes qui composent notre système solaire, c’est Jupiter qui fait le plus «osciller» le soleil car c’est elle qui a la plus grande masse. «À cause d’elle, la vitesse de notre étoile varie de varie de 50 km par heure sur onze ans. Et environ 0,3 km par heure sous l’influence de la Terre, soit la vitesse d’une tortue qui court!»

On peut même établir une véritable fiche d’identité à partir de la lumière: à quelle vitesse la planète tourne autour de son étoile et même la composition de son atmosphère. «Les composants chimiques de l’atmosphère de la planète vont absorber certaines longueurs d’onde de la lumière et laisser sur celle-ci une sorte d’empreinte digitale.» Sur certaines des plus de 3000 exoplanètes identifiées à ce jour, les chercheurs ont ainsi déjà pu détecter de l’hydrogène, de la vapeur d’eau ou encore de l’hélium. Et peut-être, un jour, de l’oxygène, qui pourrait indiquer une forme de vie…

Mais ce procédé de détection est difficile, précise le professeur, «il faut une planète de masse importante» et des instruments ultraprécis. C’est là qu’Espresso déploie tout son talent. «Il sert à découvrir des planètes semblables à la Terre mais surtout, il va permettre une analyse plus fine et plus précise que les autres instruments, notamment pour les planètes de masse plus petite. On ne va pas seulement détecter, on va caractériser.»

Espresso a aussi pour mission d’observer des galaxies lointaines, à plusieurs millions d’années-lumière, pour tester des constantes fondamentales de la physique ou des mathématiques «comme le nombre Pi ou d’autres nombres qui viennent de la nature. Le but est de regarder en arrière dans le temps pour voir si ces constantes ont gardé les mêmes valeurs.»

Installé au Chili, Espresso passe donc au crible le ciel de l’hémisphère Sud. Pour le Nord, il faudra encore attendre. «On pourrait créer un deuxième spectrographe et l’installer sur un télescope aux Canaries. Mais nous n’avons les fonds. Il faudrait environ 11 millions d’euros.» Soit la moitié du budget total d’Espresso. Le projet, étalé sur dix ans d’études, de matériel et de ressources humaines, a coûté 23 millions d’euros. «À titre de comparaison, cela représente environ 30 mètres de l’autoroute de contournement de Genève!» Le projet a été financé par l’ESO, les Universités de Genève et de Berne, la Confédération ainsi que des collaborations avec des instituts italien, portugais et espagnol.

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