Danse avec les étoiles – Les télescopes spatiaux CHEOPS et TESS découvrent des orbites planétaires synchronisées

L’intérêt pour l’astronomie grandit, des projets de SpaceX (SPCX ) visant à emmener des humains sur Mars aux observations du télescope spatial James Webb (JWST). Le 29 novembre 2023, des astronomes ont annoncé la découverte de six planètes liées par une chaîne de résonances orbitales, comparée à une valse précise. Cette étude a résolu une énigme complexe grâce à une collaboration internationale comprenant des équipes des universités de Berne et de Genève.

Le système HD110067

Les six planètes gravitent autour de l’étoile HD 110067. Les paires voisines forment une chaîne de résonances 3:2, 3:2, 3:2, 4:3 et 4:3. Les premières données de TESS ont révélé les périodes des deux planètes les plus proches de l’étoile. CHEOPS a confirmé celle de la troisième ; la modélisation des interactions gravitationnelles, les observations au sol et une nouvelle analyse des données de TESS ont aidé à déterminer les autres orbites.

Ces rapports concernent les révolutions autour de l’étoile, et non la rotation des planètes sur leur axe. Dans une résonance 3:2, la planète intérieure effectue environ trois orbites pendant que la planète extérieure en accomplit deux. Il s’agit d’une relation dynamique, pas d’une égalité parfaite de toutes les périodes mesurées.

Hugh Osborn expliquait en 2023 que, parmi les plus de 5 000 exoplanètes alors connues, ni les résonances ni les systèmes à plusieurs planètes n’étaient rares.

En revanche, une chaîne de résonances s’étendant à six planètes était extrêmement rare. — Dr Hugh Osborn, chercheur CHEOPS à l’Université de Berne

Les rapports peuvent être représentés par les relations idéalisées suivantes, pour des intervalles de temps correspondants :

• 3 révolutions de la première planète ≈ 2 révolutions de la deuxième
• 3 révolutions de la deuxième planète ≈ 2 révolutions de la troisième
• 3 révolutions de la troisième planète ≈ 2 révolutions de la quatrième
• 4 révolutions de la quatrième planète ≈ 3 révolutions de la cinquième
• 4 révolutions de la cinquième planète ≈ 3 révolutions de la sixième

La luminosité de l’étoile fait de ce système une cible importante pour étudier les atmosphères et la composition de ses planètes. Toutes les six sont plus petites que Neptune. Les faibles masses estimées suggèrent qu’elles pourraient être riches en gaz ou en eau. Des observations supplémentaires, notamment avec JWST, pourront préciser leurs propriétés ; cette découverte ne prouve pas à elle seule qu’elles soient habitables.

Exploiter la méthode du transit avec les télescopes

La découverte repose principalement sur la méthode des transits, utilisée pour détecter des planètes extérieures au Système solaire. Les astronomes mesurent la luminosité des étoiles et recherchent de petites diminutions périodiques. Celles-ci peuvent indiquer qu’une planète passe devant l’étoile et masque une petite fraction de sa lumière.

*Image à titre d’illustration uniquement*

Observation de la lumière stellaire: Les astronomes mesurent longuement la luminosité stellaire avec des télescopes spatiaux comme Kepler et TESS ou des instruments au sol. Le nombre de cibles et les programmes d’observation varient selon la mission.

Événements de transit: Si l’orientation de l’orbite convient, la planète passe entre l’étoile et l’observateur. Elle masque une petite partie de la surface stellaire visible, provoquant une légère baisse de luminosité.

Baisses périodiques de luminosité : Une diminution répétée peut signaler des transits planétaires, mais d’autres explications doivent être écartées. La profondeur du transit dépend surtout du carré du rapport entre les rayons de la planète et de l’étoile. Si la taille de l’étoile est connue, celle de la planète peut être estimée.

Période orbitale et distance: Le temps entre deux transits successifs indique la période orbitale. Avec la masse de l’étoile, les lois de Kepler permettent d’estimer la taille de l’orbite.

Orientation nécessaire : L’orbite doit être suffisamment alignée avec notre ligne de visée pour que la planète passe devant le disque stellaire. Sinon, cette méthode ne détecte pas son transit.

Taille et atmosphère : Les transits aident à mesurer le rayon d’une planète. Pour les cibles appropriées, l’analyse spectroscopique de la lumière stellaire traversant son atmosphère fournit aussi des indices sur la composition de celle-ci.

Observations de suivi: Après la détection d’une planète candidate, des observations et analyses supplémentaires sont souvent nécessaires pour confirmer l’origine planétaire du signal et étudier le système plus en détail.

La méthode a contribué à découvrir des milliers d’exoplanètes. Elle favorise les planètes proches de leur étoile, car les transits sont plus fréquents et l’alignement approprié plus probable. Une orbite proche ne correspond pas automatiquement à la zone habitable : celle-ci dépend de l’étoile et du rayonnement reçu par la planète.

Télescopes spatiaux

JWST n’est pas le seul télescope spatial utilisé en astronomie. Les deux missions suivantes ont joué un rôle central dans la découverte de ce système.

CHEOPS (Satellite de caractérisation des exoplanètes):

Lancé en 2019, CHEOPS est une mission commune de l’ESA et de la Suisse, avec des contributions d’autres pays européens. Il observe des planètes connues autour d’étoiles brillantes pour mesurer précisément leurs rayons. Si des mesures indépendantes de masse sont disponibles, leur densité moyenne peut être calculée et leur composition mieux contrainte.

*Image à titre d’illustration uniquement*

CHEOPS se concentre principalement sur les planètes de taille comprise entre celle de la Terre et celle de Neptune, dont beaucoup ont été découvertes par d’autres missions. Il observe une étoile à la fois et mesure la diminution de luminosité pendant les transits.

TESS — satellite de recherche d’exoplanètes par transit :

Lancé en 2018, TESS est une mission de la NASA. Contrairement aux observations ciblées de CHEOPS sur des planètes connues, il cherche de nouvelles planètes autour d’étoiles brillantes et proches, notamment des planètes de taille terrestre et des super-Terres.

TESS divise son relevé du ciel en secteurs, généralement observés pendant environ 27 jours, avec une couverture plus longue dans certaines régions qui se chevauchent. Il a identifié des milliers de candidates, pas toutes des planètes confirmées. Le 6 septembre 2023, la NASA annonçait 6 788 candidates et 383 planètes confirmées. Les étoiles brillantes facilitent les études ultérieures.

Les missions se complètent : CHEOPS mesure les propriétés de planètes connues et TESS fournit de nouvelles candidates à confirmer et à étudier en détail. Leurs résultats améliorent la compréhension des systèmes planétaires et soutiennent la recherche à long terme de mondes potentiellement habitables.

Acteurs de l’industrie

La science et les technologies spatiales rendent possible l’exploration au-delà de la Terre. Les sociétés suivantes sont présentées dans le contexte de l’article de 2023 ; les anciens chiffres financiers ne constituent pas des recommandations d’investissement actuelles.

*Les tableaux reprennent les chiffres historiques de l’article de 2023, en dollars américains lorsque cela s’applique. Les cours et graphiques intégrés peuvent être actualisés séparément. Un P/E négatif ne s’interprète pas comme un multiple de valorisation ordinaire fondé sur un bénéfice positif.*

Sociétés cotées dans le contexte de 2023

1. Northrop Grumman Corporation

NOC Graphique du prix

Northrop Grumman Corporation (NOC ) est une société américaine de technologies spatiales et de défense. Maître d’œuvre de James Webb, elle intervient aussi dans les satellites, les lanceurs ainsi que les services et le ravitaillement de la Station spatiale internationale. Les investissements technologiques font partie de son vaste portefeuille aérospatial et de défense.

2. Lockheed Martin Corporation

LMT Graphique du prix

Lockheed Martin Corporation (LMT ) conçoit et fabrique des véhicules spatiaux et des satellites et compte parmi les grands prestataires de la NASA. Elle construit Orion pour les missions Artemis au-delà de l’orbite terrestre basse. Ses contributions à Mars comprennent des atterrisseurs, des orbiteurs et des enveloppes aérodynamiques de protection pour les missions de rovers, et non la fabrication de tous les rovers complets. Ses activités comprennent aussi les communications satellitaires, l’exploration et la défense antimissile.

3. Boeing Company

BA Graphique du prix

Boeing possède une longue histoire dans les satellites et les véhicules spatiaux. Partenaire important de la Station spatiale internationale, l’entreprise développait en 2023 CST-100 Starliner pour le transport d’équipages en orbite terrestre basse. Il s’agit du programme de l’époque, pas de l’affirmation qu’un service régulier était déjà opérationnel. Le spatial fait partie de son portefeuille plus large.

Sociétés non cotées en 2023

SpaceX

SpaceX, dirigée par Elon Musk, n’était pas cotée lors de la rédaction de l’article en 2023. Elle a ensuite été introduite au Nasdaq sous le symbole SPCX le 12 juin 2026. Les cours actuels intégrés doivent être distingués de cette description historique.

Les lanceurs réutilisables sont au cœur de la stratégie de SpaceX pour réduire le coût d’accès à l’espace. Falcon et Dragon soutiennent les missions de fret et d’équipage vers l’ISS. Starlink développe des communications par une constellation de satellites ; Starship est développée pour des missions plus larges, dont les projets de long terme pour Mars.

Les progrès de SpaceX en font un acteur important du secteur. Les projets martiens restent des objectifs comportant des défis techniques et opérationnels ; l’intérêt technologique ne garantit pas de rendement financier.

Blue Origin

Réflexions finales

L’étude de systèmes comme HD 110067 approfondit la compréhension de la formation et de l’évolution des planètes. Recherche fondamentale et technologie peuvent se soutenir mutuellement, mais cette découverte particulière ne démontre pas directement la faisabilité de missions humaines sur Mars ou de l’exploitation minière commerciale des astéroïdes.