Como ver as exoplanetas?

Apagar as estrelas para detectar a vida

A busca de planetas extra-solares é um verdadeiro desafio para a humanidade, a questão subjacente de que os cientistas estão tentando responder é "Será que estamos sozinhos no Universo?".
Já no século 16, Giordano Bruno (1548-1600), seguindo os passos de Copérnico desafia tão um visionário, o quadro antropocêntrica do homen (geocêntrico) (ver nota).
Desde a primeira descoberta de planetas extra-solares em 1995 (51 Pegasi b), um grande número de projetos espaciais como o HARPS (2003), CoRoT (2006), Kepler (2009), JWST (2018) para Darwin (2020), tem obtido um financiamento.
Até 2020, os métodos usados ​​para encontrar exoplanetas, são métodos indiretos (efeito de trânsito, efeito da velocidade radial, efeito de microlentes ...), que é dizer que as exoplanetas são detectados apenas por os efeitos que eles causam em sua estrela. Mas a partir de 2020, com Darwin, toda a humanidade verá um planeta extra-solar diretamente e talvez um exoterre.
Em 2011, a NASA confirmou a descoberta do primeiro planeta extra-solar (2,4 massas terrestres) na "zona habitável" de sua estrela, uma região onde a água líquida pode existir na superfície de um planeta.
Mas ver a luz refletida de um planeta tem nenhum interesse particular se não, ver o movimento em sua órbita, que é muito mais interessante é analisar a composição de sua atmosfera.
O principal objetivo do projeto espaçial DARWIN é analisar o espectro de luz da atmosfera de um planeta em torno de algumas massas terrestres. Em outras palavras, é possível detectar a presença de compostos químicos, tais como o dióxido de carbono (CO2), água (H2O), o ozono (O3), o oxigénio (O2) ou outro conjunto iónica e por que não os compostos orgânicos com base em um esqueleto de carbono. CO2 em grandes quantidades e a água seria a assinatura de actividade fotossintética.
O oxigênio tem uma característica específica, este átomo agressivo não pode permanecer em um envelope gasoso em torno de um planeta porque ele se liga facilmente com pedras e metais para fazer óxidos. Se houver oxigênio em quantidade em torno de um planeta significa que existir fenômenos bióticos. Esses fenômenos bióticos revelam a presença de vida. Nenhum mecanismo de física ou química explica a abundância de oxigênio fora de mecanismos bioquímicos.

Se toda a biomassa da Terra desapareceu, então o oxigênio desapareceria também em apenas alguns milhões de anos.
Cada átomo, cada íon, e mesmo cada molécula tem uma assinatura espectral característica (um conjunto de linhas no espectro eletromagnético).
As espécies químicas são principalmente detectados na faixa espectral do infravermelho (9.7 microns para o ozono, 8 microns para a água, 7,6 mícrons para o metano). Esta assinatura é usada para detectar a presença e a concentração de um composto químico no meio atravessado pela radiação entre a fonte e a detecção por o instrumento espectroscópico.
Mas para ver a atmosfera de um planeta será necessário de "apagar sua estrela". A missão DARWIN foi criado para isso, apagar as estrelas. Seu instrumento é chamado um coronagraph interferométrico, ele vai esconder a luz das estrelas, graças a um engenhoso sistema óptico que coloca em oposição de fase vários raios de luz correlacionados que chegam em vários telescópios. Em outras palavras, se dois telescópios observam a mesma estrela, os 2 recebem a mesma onda electromagnética, se o sinal é devolvido em um instrumento, que defasa o segundo comprimento de onda de uma metade do comprimento de onda, a adição duas fontes de luz da estrela é igual a zero. Nós temos assim apagado a luz da estrela.
Qualquer luz que não está perfeitamente alinhado com os telescópios não será extinta, pelo contrário, vai somar, isso é exatamente o que querem os cientistas da missão, eles querem ver o planeta sem ser deslumbrado pela estrela próxima. A luz do planeta está fora de fase com relação ao da estrela, é porque não está extinta. O uso de vários telescópios combinados fornece uma resolução angular maior que depende da distância entre os telescópios. A pequena frota de telescópios será posicionado no ponto de Lagrange L2, na sombra da Terra, longe da luz solar direta.

N.B.: « As estrelas são sóis como o nosso e há uma infinidade de sóis suspenso livremente no espaço sem limite, cercado por planetas, como a Terra, habitadas por seres vivos... O sol é apenas uma estrela entre outras, particular porque muito perto de nós. O sol não tem posição central no infinito, sem fronteiras. »
Giordano Bruno (1548-1600), filósofo, teólogo e cientista acusado de ateísmo e heresia pela Inquisição, e executado 17 de fevereiro de 1600, em Roma.

Imagem: Transit (micro-eclipse periódica) ocorre cada vez que o planeta passa entre a estrela eo observador, naquela época, o planeta obscurece um pouco da luz da estrela, produzindo um escurecimento periódico detectável. Esta ideia marcante é usado para detectar o planeta e directamente determinar seu tamanho e sua órbita. O diâmetro de Júpiter é 10 vezes menor do que o Sol, Júpiter, portanto, mascara 1% da luminosidade do Sol quando passa antes um observador distante. A Terra é 100 vezes menor do que o Sol, por isso, mascara 1/10000 de sua luminosidade ou seja, 0,01% quando passa entre o Sol eo observador. Mas o que vemos é uma diminuição do brilho do sinal e não o planeta.
Com Darwin nós veremos o planeta ou melhor, sua atmosfera que reflete a luz de sua estrela extinta por um coronagraph interferométrico. Qualquer luz que está perfeitamente alinhado com os telescópios (a da estrela) será apagado e por isso o planeta pode ser visto sem ser deslumbrado pela estrela próxima.