Après plus de trois ans en orbite, la mission du télescope spatial CHEOPS vient d’être prolongée. Dirigé par l’Université de Berne en collaboration avec l’Université de Genève, CHEOPS est une mission conjointe de l’Agence spatiale européenne (ESA) et de la Suisse.
Le 7 mars, le comité du programme scientifique de l’ESA a confirmé la poursuite de ses opérations jusqu’en 2026 et une prolongation indicative jusqu’en 2029, sous réserve des engagements continus des contributeurs et partenaires nationaux. Depuis son lancement en décembre 2019, les mesures extrêmement précises du satellite ont contribué à plusieurs découvertes clés dans le domaine des exoplanètes. L’extension permettra d’étudier encore plus en détail ces mondes fascinants autour d’autres étoiles.
Contrairement aux satellites précédents conçus pour trouver de nouvelles exoplanètes – des planètes en orbite autour d’autres étoiles que notre soleil – en observant simultanément des dizaines de milliers d’étoiles, CHEOPS a été optimisé pour observer une seule étoile à la fois et il cible des étoiles déjà connues pour héberger des exoplanètes. L’objectif de CHEOPS est donc d’aller au-delà d’un simple recensement des exoplanètes, et de mesurer certaines de leurs caractéristiques clés, notamment leur taille, avec une précision exquise.
C’est cette précision qui permet à l’astronome de déduire de quoi sont faites ces planètes : la combinaison de la mesure de la taille de CHEOPS avec la masse de la planète précédemment connue donne la densité : les planètes denses comme la Terre sont principalement composées de roches et de métaux, tandis que les planètes à faible densité comme Jupiter sont principalement constitués de gaz. Puisque ces compositions sont le résultat du processus de formation des planètes, les connaître ouvre une fenêtre sur l’histoire passée des systèmes planétaires, mettant notre propre système solaire en contexte.
Crédit : Université de Berne
Observation des propriétés des exoplanètes
« A cet égard, la mission a été extrêmement réussie », déclare Willy Benz, professeur émérite d’astrophysique à l’Université de Berne et responsable du consortium CHEOPS, « la précision de CHEOPS a dépassé toutes les attentes et nous a permis de déterminer les propriétés de plusieurs des exoplanètes les plus intéressantes. »
Par exemple, en observant de près l’évolution de la luminosité lors du passage de la planète WASP-103b devant son étoile, les scientifiques de l’équipe CHEOPS ont observé que la planète se déformait en forme de ballon de rugby en raison de l’intense gravité de la proximité étoile. Ces planètes sont si chaudes que CHEOPS a également pu les détecter brillant le long de leur orbite autour de leurs étoiles.
« La lueur détectée avec CHEOPS pour la planète WASP-189b ne représente que quelques millionièmes de la lumière émise par l’étoile, et est liée à la température de l’atmosphère de la planète et à sa couverture nuageuse. Il est donc clair que CHEOPS peut faire beaucoup plus que « simplement » mesurer la taille des planètes », explique le professeur David Ehrenreich de l’Université de Genève, qui co-préside l’équipe internationale de plus d’une centaine de scientifiques impliqués dans l’exploitation de la mission.
Des découvertes plus passionnantes avec la mission étendue
La mission principale de CHEOPS devait durer trois ans et demi, soit jusqu’en septembre 2023. La qualité exceptionnelle de la science produite par la mission est attestée par la publication de plus de cinquante articles scientifiques basés sur les données de CHEOPS dans des revues internationales.
Le satellite a été exploité avec succès au milieu d’une pandémie mondiale, et sa santé est excellente par rapport aux conditions difficiles de l’espace, où il est constamment bombardé par les rayons cosmiques et les rayonnements à haute énergie. Tous ces éléments ont poussé l’équipe CHEOPS à proposer de prolonger la mission au-delà de 2023.
L’extension des opérations CHEOPS a maintenant été confirmée par le comité du programme scientifique de l’ESA jusqu’en 2026 au moins, grâce au soutien continu des contributeurs et partenaires nationaux. Les membres de l’équipe CHEOPS sont issus de 40 institutions à travers l’Europe : en plus de l’ESA, 11 pays, dont la Suisse dans un rôle de premier plan, se sont réunis pour financer et construire le télescope entre 2012 et 2019.
« CHEOPS peut continuer à compter sur le soutien solide des agences de financement participantes, y compris la Suisse, pour l’extension de la mission, et que la direction suisse de la mission CHEOPS (y compris ses opérations étendues) est possible grâce à l’adhésion de la Suisse à l’ESA et par sa participation au programme PRODEX », déclare Oliver Botta, président du comité de pilotage de CHEOPS.
Avec l’extension de mission nouvellement approuvée, l’équipe CHEOPS prévoit de continuer à utiliser CHEOPS pour ce qu’elle fait le mieux tout en essayant de nouvelles observations. « Nous n’avons fait qu’effleurer la surface des capacités de CHEOPS, il y a beaucoup plus de science qui peut être faite avec le satellite et nous sommes impatients de l’explorer pendant l’extension », a déclaré Benz.
« Un résultat très excitant serait la découverte de la première exolune », déclare Ehrenreich. « De nombreuses planètes de notre système solaire ont des lunes, nous nous attendons donc à en trouver autour d’exoplanètes, et nous observons actuellement certains candidats. Cependant, il est difficile de détecter des exomoons, car elles sont petites, donc leurs signatures sont faibles. Cependant, CHEOPS est suffisamment précis pour trouver des exolunes aussi petites que la planète Mars, qui fait deux fois la taille de notre Lune. Si de telles lunes existent dans les systèmes que nous observons, nous pourrions les trouver au cours de la mission prolongée.
Un rôle unique dans le paysage des missions spatiales
Une autre caractéristique unique de CHEOPS est sa capacité à combiner ses forces avec d’autres missions spatiales telles que le télescope spatial James Webb (JWST), qui est une mission conjointe de la NASA et de l’ESA. CHEOPS peut affiner notre connaissance des exoplanètes déjà connues pour sélectionner les meilleurs candidats à observer avec JWST pour sonder les atmosphères de ces planètes.
« Grâce aux observations de CHEOPS, nous avons obtenu un temps précieux du JWST pour observer les planètes du système TOI-178 afin de déterminer leur composition atmosphérique, ce qui aidera à comprendre l’histoire dynamique du système », déclare le professeur Yann Alibert de l’Université. de Berne. Alibert coordonne le programme CHEOPS dédié au suivi des systèmes multiplanétaires découverts par le satellite TESS de la NASA.
« C’est un exemple d’une grande synergie entre CHEOPS et d’autres missions : TESS a initialement trouvé 3 planètes en orbite autour de l’étoile TOI-178. Lorsque CHEOPS a examiné ce système, il a découvert trois autres planètes et a révélé une harmonie orbitale exceptionnelle et fragile, nous conduisant faire l’hypothèse qu’elle n’a pas été perturbée depuis des milliards d’années », explique Alibert.
« Les scientifiques sont impatients de découvrir les résultats surprenants que CHEOPS apportera ensuite ; ce qui est sûr maintenant, c’est que CHEOPS continuera à faire de nouvelles découvertes dans les années à venir », déclare Benz.
CHEOPS—à la recherche de planètes habitables potentielles
La mission CHEOPS (CHaracterising ExOPlanets Satellite) est la première des « missions de classe S » de l’ESA, des missions de petite classe avec un budget de l’ESA bien inférieur à celui des missions de grande et moyenne taille, et un laps de temps plus court entre le début du projet et son lancement. .
CHEOPS est dédié à la caractérisation des transits d’exoplanètes. Il mesure les changements de luminosité d’une étoile lorsqu’une planète passe devant cette étoile. Cette valeur mesurée permet de déduire la taille de la planète et de déterminer sa densité sur la base des données existantes.
Cela fournit des informations importantes sur ces planètes, par exemple si elles sont principalement rocheuses, composées de gaz ou si elles ont des océans profonds. Ceci, à son tour, est une étape importante pour déterminer si une planète a des conditions propices à la vie.
CHEOPS a été développé dans le cadre d’un partenariat entre l’Agence spatiale européenne (ESA) et la Suisse. Sous la direction de l’Université de Berne et de l’ESA, un consortium de plus d’une centaine de scientifiques et d’ingénieurs de onze États européens a participé à la construction du satellite pendant cinq ans.
CHEOPS a débuté son voyage dans l’espace le mercredi 18 décembre 2019 à bord d’une fusée Soyouz Fregat depuis le port spatial européen de Kourou, en Guyane française. Depuis lors, il tourne autour de la Terre sur une orbite polaire en environ une heure et demie à une altitude de 700 kilomètres après le terminateur.
La Confédération suisse participe au télescope CHEOPS dans le cadre du programme PRODEX (PROgramme de Développement d’EXpériences scientifiques) de l’Agence Spatiale Européenne ESA. Grâce à ce programme, des contributions nationales pour des missions scientifiques peuvent être développées et construites par des équipes de projet issues de la recherche et de l’industrie.
Ce transfert de connaissances et de technologie entre la science et l’industrie confère en fin de compte à la Suisse un avantage concurrentiel structurel en tant que site économique et permet aux technologies, processus et produits d’accéder à d’autres marchés et de générer ainsi une valeur ajoutée pour notre économie.