Imaginez que vous allez dans un parc à thème avec votre famille et que vous demandez à un employé du parc de prendre une photo de groupe. Une célébrité passe à l’arrière-plan et salue l’appareil photo, volant la mise au point de la photo. Étonnamment, ce concept de « photobombing » est également pertinent pour les astronomes à la recherche de planètes habitables.
Lorsque des scientifiques pointent un télescope vers une exoplanète, la lumière reçue par le télescope pourrait effectivement être « contaminée » par la lumière d’autres planètes du même système stellaire, selon une nouvelle étude de la NASA. La recherche, publiée dans Les lettres du journal astrophysique le 11 août, a modélisé l’impact de cet effet de « photobombage » sur un télescope spatial avancé conçu pour observer des exoplanètes potentiellement habitables et a suggéré des moyens potentiels de surmonter ce défi.
« Si vous regardiez la Terre assise à côté de Mars ou de Vénus d’un point de vue éloigné, alors selon le moment où vous les avez observés, vous pourriez penser qu’ils sont tous les deux le même objet », explique le Dr Prabal Saxena, scientifique au Goddard Space de la NASA. Flight Center à Greenbelt, Maryland, qui a dirigé la recherche.
Saxena utilise notre propre système solaire comme analogue pour expliquer cet effet de photobombage.
« Par exemple, selon l’observation, une exo-Terre pourrait se cacher dans [light from] ce que nous croyons à tort est une grande exo-Vénus », a déclaré le Dr Saxena. La voisine de la Terre, Vénus, est généralement considérée comme hostile à l’habitabilité, avec des températures de surface suffisamment chaudes pour faire fondre le plomb. planète habitable.
Les astronomes utilisent des télescopes pour analyser la lumière de mondes lointains afin de recueillir des informations susceptibles de révéler s’ils pourraient soutenir la vie. Une année-lumière, la distance parcourue par la lumière en un an, est de près de six billions de miles (plus de neuf billions de kilomètres), et il y a environ 30 étoiles similaires à notre Soleil à environ 30 années-lumière de notre système solaire.
Ce phénomène de photobombage, dans lequel les observations d’une planète sont contaminées par la lumière d’autres planètes dans un système, découle de la « fonction d’étalement des points » (PSF) de la planète cible. La PSF est une image créée en raison de la diffraction de la lumière (la courbure ou la propagation des ondes lumineuses autour d’une ouverture) provenant d’une source et est plus grande que la source pour quelque chose de très éloigné (comme une exoplanète). La taille de la PSF d’un objet dépend de la taille de l’ouverture du télescope (la zone de collecte de lumière) et de la longueur d’onde à laquelle l’observation est effectuée. Pour les mondes autour d’une étoile lointaine, une PSF peut se résoudre de telle manière que deux planètes proches ou une planète et une lune semblent se transformer en une seule.
Si tel est le cas, les données que les scientifiques peuvent recueillir sur un tel analogue de la Terre seraient faussées ou affectées par le ou les mondes photobombant la planète en question, ce qui pourrait compliquer ou carrément empêcher la détection et la confirmation d’une exo-Terre, une planète potentielle comme la Terre au-delà de notre système solaire.
Saxena a examiné un scénario analogue dans lequel des astronomes d’un autre monde pourraient regarder la Terre à plus de 30 années-lumière, en utilisant un télescope similaire à celui recommandé dans le 2020 Astrophysics Decadal Survey. « Nous avons constaté qu’un tel télescope verrait parfois des exo-Terres potentielles au-delà de 30 années-lumière de distance mélangées à des planètes supplémentaires dans leurs systèmes, y compris celles qui sont en dehors de la zone habitable, pour une gamme de différentes longueurs d’onde d’intérêt », a déclaré Saxena. .
La zone habitable est cette région de l’espace autour d’une étoile où la quantité de lumière stellaire permettrait à l’eau liquide sur la surface d’une planète, ce qui peut permettre l’existence de la vie.
Il existe plusieurs stratégies pour faire face au problème du photobombage. Il s’agit notamment de développer de nouvelles méthodes de traitement des données recueillies par les télescopes pour atténuer le potentiel que le photobombage fausse les résultats d’une étude. Une autre méthode serait d’étudier les systèmes au fil du temps, pour éviter la possibilité que des planètes avec des orbites proches apparaissent dans les PSF les unes des autres. L’étude de Saxena explique également comment l’utilisation des observations de plusieurs télescopes ou l’augmentation de la taille du télescope pourrait réduire l’effet de photobombage à des distances similaires.
Prabal Saxena, Photobombing Earth 2.0 : Contamination et incertitude liées à la limite de diffraction dans les spectres des planètes habitables, Les lettres du journal astrophysique (2022). DOI : 10.3847/2041-8213/ac7b93