Ristretto, un nouvel outil pour sonder les exoplanètes… et traquer la vie

Proxima b abrite-t-elle de l’eau? De l’oxygène? Autrement dit, les ingrédients de la vie sont-ils présents sur l’exoplanète la plus proche de nous? Pour l’instant, le mystère reste entier. Mais à Genève, une équipe de l’Observatoire de l’Université entend bien lever le voile.

Depuis dix ans, ses chercheurs développent un instrument unique, baptisé Ristretto, un spectrographe capable d’analyser l’atmosphère de planètes extrasolaires. Dernière étape en date: des tests grandeur nature, menés à l’Observatoire de Haute-Provence. Nous avons pu les suivre sur le terrain.

Il est près de 22 heures dans les collines de l’Observatoire de Haute-Provence (OHP). La nuit est tombée, les astrophysiciens peuvent lancer les premières observations. Depuis près de dix ans, une petite équipe genevoise, dirigée par le professeur Christophe Lovis, développe un spectrographe de nouvelle génération, Ristretto, capable de décomposer la lumière pour analyser l’atmosphère des exoplanètes. L’objectif est ambitieux : comprendre la composition de ces mondes encore largement inconnus, très difficiles à observer en raison de la lumière envahissante de leur étoile. «Ristretto […] va permettre de sonder directement l’atmosphère […] d’une quinzaine d’exoplanètes autour d’étoiles proches de nous», explique le professeur Christophe Lovis, astrophysicien à la tête de ce programme de l’UNIGE.

Ces planètes sont déjà connues, mais restent mystérieuses: «On sait qu’elles sont là […] mais on ne sait pas si elles ont une atmosphère, ni ce qu’il y a dedans : oxygène, eau, méthane… […] Ristretto va nous permettre pour la première fois, d’en révéler la composition.»

Lire la lumière pour comprendre les planètes

À l’OHP, cette nuit-là, les tests sont réalisés sur des étoiles brillantes — les exoplanètes étant trop peu lumineuses pour être observées ici. La lumière collectée est ensuite analysée sous forme de spectre. «On voit des zones sombres […] ce sont des raies d’absorption», explique notre astrophysicien. «En analysant ce spectre, on peut déterminer combien de carbone, d’oxygène ou de fer il y a.»

À terme, l’objectif sera d’isoler le signal extrêmement faible d’une planète, caché dans celui de son étoile. «Ces raies d’absorption vont nous renseigner sur les molécules présentes dans l’atmosphère de la planète.»

Une technologie novatrice

Transporté depuis Genève dans un caisson sécurisé, Ristretto est conçu pour fonctionner dans des conditions parfaitement contrôlées. «Il est dans une boîte isolante […] à température constante. À l’intérieur, on a une cuve à vide […] pour garantir une très grande précision des mesures», détaille le professeur Lovis. L’instrument est donc entièrement fermé, stabilisé et isolé, afin d’éviter toute perturbation.

Mais ce n’est pas tout. Pour atteindre cette précision extrême, le spectrographe combine plusieurs technologies avancées, notamment un système d’optique adaptative extrême et un coronographe.

Ce dernier permet un exploit technique: «Voir la planète sans bloquer complètement la lumière de l’étoile», explique Nathanael Restori, ingénieur du projet. Une prouesse technologique inédite, qui permet de ne pas perdre d’informations importantes, contrairement aux coronographes classiques, qui masquent complètement  la lumière de l’étoile.

L'observatoire de Haute-Provence: berceau de la recherche en exoplanètes

C’est ici, à l’OHP, dans un télescope devenu mythique, le T193, que l’astrophysique a fait un bond immense.  En 1995, deux astrophysiciens genevois de l’UNIGE, Michel Mayor et Didier Queloz, parviennent à détecter la première exoplanète en mesurant les variations de vitesse d’une étoile, causées par l’attraction gravitationnelle d’une planète en orbite. Une découverte majeure, qui leur vaudra le prix Nobel de physique en 2019.

Cette dévouverte s’inscrit dans une collaboration de longue date entre l’Observatoire de Genève, l’Université d’Aix-Marseille et l’OHP. «Sur le site de l’OHP, il existe une longue tradition de développement d’instruments pour mesurer la vitesse radiale. Chaque génération a apporté une meilleure précision. À partir des années 1960, ces développements, menés entre l’UNIGE, Aix-Marseille et l’OHP, ont permis de concevoir des instruments à corrélation de vitesse. Et c’est l’un d’eux, ELODIE, qui a permis la découverte de la première exoplanète», explique Marc Ferrari, directeur de l’Observatoire de Haute-Provence.

Direction le Chili

Les tests actuels ne sont qu’une étape. À terme, Ristretto sera installé sur le Very Large Telescope (VLT), au Chili, où il pourra observer directement des exoplanètes. En attendant, le développement se poursuit à Genève, avec un soutien financier clé : 3,5 millions de francs investis par le groupe Swatch pour finaliser l’instrument.

Une fois installé au Chili, les chercheurs estiment qu’il faudra plusieurs mois d’observation pour détecter une planète et en analyser la composition. Avec, en ligne de mire, une question fondamentale: sommes-nous vraiment seuls dans l’univers ?