Deux des sujets les plus chauds et les plus intéressants de l'espace et de l'astronomie de nos jours sont 1.) les exoplanètes - planètes en orbite autour d'autres étoiles - et 2.) la matière noire - ce truc inconnu qui constitue apparemment une partie considérable de notre univers. Il y a un vaisseau spatial actuellement en développement qui pourrait aider à répondre à nos questions sur la présence d'autres planètes semblables à la Terre, ainsi qu'à fournir des indices sur la nature de la matière noire. Le vaisseau spatial est appelé SIM - la mission d'interférométrie spatiale. "Nous chercherons d'autres Terres autour d'autres étoiles", a déclaré Stephen Edberg, scientifique du système pour la mission, "et en effectuant des mesures de masse précises des galaxies, nous devrions également pouvoir mesurer la matière noire."
Écoutez le podcast «365 jours d'astronomie» du 20 janvier 2009 et mon entrevue avec Steve Edberg, et / ou lisez-en plus sur la mission SIM Lite ci-dessous!
Le concept de cette mission existe depuis un certain temps et le concept a changé au fil du temps, le télescope passant par différentes incarnations. Actuellement, la mission s'appelle SIM Lite, car le vaisseau spatial lui-même est devenu plus petit, mais les miroirs de l'interféromètre sont devenus plus gros.
Alors que l'interférométrie aux longueurs d'onde radio est pratiquée depuis plus de 50 ans, l'interférométrie optique n'a mûri que récemment. L'interférométrie optique combine la lumière de plusieurs télescopes pour fonctionner comme un seul télescope beaucoup plus grand. SIM Lite aura deux capteurs interférométriques stellaires à longueur d'onde visible - ainsi que d'autres détecteurs avancés, qui travailleront ensemble pour créer un télescope extrêmement sensible, en orbite à l'extérieur de l'atmosphère terrestre.
"Ce sont des instruments qui peuvent mesurer des positions dans le ciel avec une précision presque incroyable", a déclaré Edberg. «Imaginez Buzz Aldrin debout sur la lune. Imaginez qu'il tient un nickel entre le pouce et l'index. SIM peut mesurer l'épaisseur de ce nickel vu par quelqu'un se tenant à la surface de la Terre. Cela représente une seconde de micro-arc, une très petite fraction du ciel. » Regardez une vidéo illustrant cela - (Quicktime nécessaire)
Ayant la capacité de faire de telles mesures avec SIM, il sera possible d'inférer la présence de planètes à environ 30 années-lumière de la Terre, et ces planètes peuvent être aussi petites et de faible masse que la Terre. À l'heure actuelle, l'équipe SIM prévoit d'étudier entre 65 et 100 étoiles au cours d'une mission de cinq ans, à la recherche d'analogues de la Terre, de planètes à peu près de la même masse que la Terre en orbite autour de leurs étoiles dans la zone habitable, où de l'eau liquide pourrait exister.
Ainsi, par exemple, SIM Lite serait capable de détecter une planète habitable autour de l'étoile 40 Eridani A, à 16 années-lumière, connue des fans de la série télévisée "Star Trek" comme l'emplacement de la planète natale de M. Spock, Vulcan . Voir un film illustrant cette détection possible - (QuickTime nécessaire).
SIM ne détectera pas directement une planète, mais en détectant le mouvement qu'elle provoque dans l'étoile parente. "C'est une tâche difficile, il n'y a aucun doute", a déclaré Edberg, "mais cela se complique, en fonction de ce que nous voyons avec notre propre système solaire et de ce que nous avons vu dans d'autres systèmes planétaires. Nous savons qu'il existe d'autres systèmes qui ont plus d'une planète. Plusieurs planètes peuvent confondre les mesures. »
Mais SIM devrait pouvoir détecter les planètes de différentes tailles en orbite autour d'autres étoiles. SIM Lite a récemment passé une étude en double aveugle menée par quatre équipes distinctes qui ont confirmé que la technologie de SIM permettra la détection de planètes de masse terrestre parmi les systèmes à planètes multiples, en ayant la capacité de mesurer la masse de planètes de différentes tailles, jusqu'à la plus faible Masse terrestre.
"À quelques exceptions près, toutes les planètes que nous connaissons ont été détectées en utilisant une méthode appelée vitesse radiale", a déclaré Edberg, "où nous regardons le mouvement périodique de l'étoile qui vient vers nous et s'éloigne de nous régulièrement. Mais quand vous faites des mesures comme ça, quand vous n'avez aucune autre information, vous ne connaissez pas l'orientation de l'orbite des planètes par rapport à l'étoile, ni la masse de l'étoile ou de la planète. "
Avec les étoiles les plus chaudes, la vitesse radiale ne peut pas être utilisée pour rechercher des planètes. Mais SIM Lite sera en mesure de voir les étoiles clairement à travers le diagramme des étoiles les plus fraîches aux plus chaudes.
"Jusqu'à présent, nous n'avons trouvé aucune autre planète de la taille de la Terre", a déclaré Edberg. (Voir notre article du 19/01/2009 sur une planète qui pourrait être 1,4 fois la masse de la Terre.) "Donc, trouver des analogues de la Terre autour d'étoiles comme le soleil est vraiment le grand objectif."
"C'est un gros point d'interrogation dans les autres planètes que nous connaissons actuellement - je crois que nous ne connaissons que 10% environ des masses de planètes extrasolaires", a déclaré Edberg.
Un deuxième programme de recherche de planète, appelé le «vaste sondage», sondera environ 2 000 étoiles dans notre galaxie pour déterminer les planètes de prévalence de la taille de Neptune et plus.
Le SIM sera également utilisé pour mesurer la taille des étoiles, ainsi que les distances des étoiles, et pourra le faire plusieurs centaines de fois plus précisément que précédemment. SIM Lite mesurera également le mouvement des galaxies proches, dans la plupart des cas, pour la première fois. Ces mesures aideront à fournir les premières mesures de masse totale de galaxies individuelles. Tout cela permettra aux scientifiques d'estimer la distribution de la matière noire dans notre propre galaxie et l'univers.
"La matière noire est connue pour ses effets gravitationnels", a déclaré Edberg. "Il ne semble pas interagir avec la matière normale telle que nous la connaissons. Pour avoir plus d'indices à ce sujet, nous voulons savoir où il se trouve. »
SIM mesurera sur deux échelles différentes. L'un se trouve dans la galaxie de la Voie lactée, effectuant des mesures d'étoiles et d'amas globulaires, et effectuant des mesures d'étoiles qui ont été arrachées à de plus petites galaxies en orbite autour de la voie lactée.
"Nous pouvons faire un modèle de masse de notre galaxie et découvrir où se trouve cette masse, y compris ce qui doit être beaucoup de matière noire", a déclaré Edberg. «Lorsque nous mesurons la rotation de notre galaxie, vous constatez qu'elle tourne comme un solide. Au lieu d'être Keplerian, où vous pensez que Mercure contourne le soleil plus rapidement que Pluton, de tout le chemin à l'intérieur de la galaxie aussi près que nous pouvons mesurer au centre, au-delà de la distance du soleil, la Voie lactée tourne comme si elle était solide corps. Ce n'est pas un corps solide, mais cela signifie qu'il doit avoir une densité qui est constante tout au long et cela signifie qu'il y a beaucoup plus de matière que ce que nous pouvons voir. "
"Une autre chose que nous aimerions savoir est la concentration de matière noire dans un amas de galaxies", a poursuivi Edberg. «La Voie lactée fait partie du groupe local de galaxies, et SIM a la capacité de mesurer les étoiles dans les galaxies individuelles, qui à leur tour peuvent être modélisées pour nous dire où se trouve la matière noire au sein du groupe local. C'est de pointe. C'est l'un des grands mystères en ce moment en astrophysique et en cosmologie. »
Les planètes solaires supplémentaires et l'énergie sombre peuvent sembler être deux choses complètement différentes pour un vaisseau spatial à rechercher, mais Edberg a déclaré que c'était un exemple de la façon dont tout était lié.
"Pour obtenir des masses planétaires, nous devons connaître les masses des étoiles mères", a-t-il déclaré. «SIM effectuera des mesures d'étoiles, en particulier d'étoiles binaires, et déterminera les masses d'étoiles pour une grande variété de types d'étoiles, et pourra estimer la taille des planètes qui provoquent le mouvement réflexe. Pour faire les mesures, et parce que les étoiles avec des planètes vont être dispersées dans le ciel, nous devons avoir une grille d'étoiles qui sont les points fixes pour nous donner la latitude et la longitude, pour ainsi dire. Si vous savez exactement où se trouvent St. Louis et Los Angeles, il est beaucoup plus facile de trianguler où se trouvent les choses entre eux. Nous devons faire cela tout autour du ciel, et pour ce faire, nous attachons cela aux étoiles, et SIM peut le faire. Ce sont des questions fondamentales dont nous ne connaissons pas les réponses, mais SIM nous aidera à trouver les réponses. "
Ainsi, SIM Lite cherchera de l'intérieur de notre quartier jusqu'au bord de l'univers.
Quel est le statut de ce futur vaisseau spatial?
"Nous sommes en attente en ce moment", a déclaré Edberg. «Nous avons récemment réussi le test en double aveugle pour montrer que SIM peut trouver des planètes semblables à la Terre dans des systèmes qui ont plusieurs planètes. SIM subit également une révision décennale pour démontrer que la communauté des sciences astronomiques doit avoir une mission comme SIM pour renforcer énormément les fondations. »
Des travaux techniques sont en cours pour préparer la construction des instruments réels, mais pour des raisons budgétaires, la NASA n'a pas fixé de date de lancement. "Nous pensons que nous pourrions être prêts à lancer d'ici 2015 une fois que nous aurons obtenu le feu vert de la NASA", a déclaré Edberg, "et le feu vert dépend de l'examen décennal, et les rapports devraient être publiés dans environ un an."
SIM Lite fournirait une capacité de mesure entièrement nouvelle en astronomie. Ses conclusions se tiendraient vraisemblablement par elles-mêmes, tout en complétant les capacités de notre observatoire spatial actuel, ainsi que d'autres futurs observatoires spatiaux prévus.
Pour plus d'informations sur SIM, consultez le site Web de la mission.
