Alpha Centauri est notre voisin stellaire le plus proche, un système stellaire binaire situé à seulement 4,376 années-lumière. Malgré sa proximité, des études astronomiques répétées n’ont pas permis de trouver des preuves tangibles de planètes extrasolaires dans ce système. Une partie du problème est que le système se compose de deux étoiles en orbite l’une autour de l’autre, ce qui rend très difficile la détection d’exoplanètes par les deux méthodes les plus populaires. En 2019, Breakthrough Initiatives a annoncé qu’elle soutenait un nouveau projet pour trouver des exoplanètes à côté – le télescope pour la surveillance interférométrique Orbit Locus de notre voisinage astronomique (TOLIMAN, d’après l’ancien nom de l’étoile en arabe).
Ce concept de mission à faible coût a été conçu par une équipe de l’Université de Sydney, en Australie, et vise à rechercher des exoplanètes potentiellement habitables dans le système Alpha Centauri en utilisant la méthode d’astrométrie. Cela consiste à surveiller la position apparente d’une étoile dans le ciel à la recherche de signes d’oscillation, indiquant que des forces gravitationnelles (comme les planètes) agissent sur elle. Récemment, l’Université de Sydney a signé un contrat avec EnduroSat, l’un des principaux fournisseurs de microsatellites et de services spatiaux, pour fournir le système de livraison et le minisatellite sur mesure qui soutiendront la mission lors de son lancement.
Alpha Centauri se compose d’une étoile primaire de type G (similaire à notre soleil) et d’une secondaire de type K (naine orange). En raison de sa nature binaire, il a été très difficile de discerner d’éventuels signaux de ce système qui pourraient être le résultat d’exoplanètes. Cela inclut la méthode de transit, où les astronomes surveillent les étoiles pour des baisses périodiques de luminosité qui peuvent indiquer des planètes passant devant l’étoile (en transit) par rapport à l’observateur. Mais comme les étoiles font aussi des transits, les baisses de luminosité sont très fréquentes.
De même, la façon dont les étoiles co-orbitent les unes avec les autres affecte considérablement leur mouvement de va-et-vient (c’est-à-dire la vitesse radiale). Cela rend très difficile la détection des planètes qui pourraient être en orbite autour d’elles, comme l’indique la façon dont leur influence gravitationnelle affecte le mouvement de l’étoile (méthode de la vitesse radiale). Cependant, cette même méthode a confirmé l’existence d’une planète rocheuse (Proxima b) en orbite dans la zone habitable de Proxima Centauri en 2016. Deux autres ont été découvertes depuis, dont une planète rocheuse la plus interne de la taille de Mars et une géante gazeuse la plus externe (éventuellement avec des anneaux) .
Jusqu’à présent, les astronomes ont signalé de nombreux signaux possibles d’Alpha Centauri. Le premier s’est produit en 2012 lorsque des astronomes ont signalé un signal RV d’Alpha Centauri B qui a été attribué à une planète (Alpha Centauri Bb) mais qui s’est révélé être un faux positif en 2015. Un possible transit planétaire a été annoncé en 2013, mais il était aurait été trop proche de son primaire pour soutenir la vie. En 2021, une planète candidate nommée Candidate 1 (C1) a été détectée autour d’Alpha Centauri A à l’aide de l’imagerie thermique directe, mais cela reste à confirmer.
Pour Peter Tuthill, professeur de physique à l’Institut d’astronomie de Sydney (SIfA) et scientifique principal de la mission TOLIMAN, la tâche difficile de confirmer les planètes autour d’Alpha Centauri A et B est trop tentante pour être laissée de côté. Comme il l’a dit dans un récent communiqué de presse de l’Université de Sidney :
« C’est incroyablement proche de chez nous. Les astronomes ont découvert des milliers d’exoplanètes en dehors de notre propre système solaire, mais la plupart sont à des milliers d’années-lumière et hors de notre portée. La technologie satellite moderne nous permettra d’explorer notre arrière-cour céleste et peut-être de jeter les bases d’un visionnaire. futures missions couvrant les vides interstellaires jusqu’au système Centauri. »
Comme nous l’avons exploré dans un article précédent, le concept TOLIMAN a été proposé pour la première fois par Tuthill et ses collègues SIfA lors de la conférence SPIE Astronomical Telescopes+Instrumentation 2018 à Austin, au Texas. Plutôt que de concentrer la lumière dans un faisceau focalisé comme les télescopes conventionnels, le TOLIMAN s’appuie sur un motif de miroir pupillaire diffractif qui diffuse la lumière des étoiles dans un motif floral complexe, permettant des mesures extrêmement fines du mouvement d’une étoile. Toute indication d’exoplanètes peut alors être suivie par des instruments plus puissants non dédiés exclusivement à la surveillance d’Alpha Centauri.
« Toute exoplanète que nous trouvons proche de la Terre peut être suivie avec d’autres instruments, offrant d’excellentes perspectives pour découvrir et analyser les atmosphères, la chimie de surface ou même les empreintes digitales d’une biosphère – les signes provisoires de la vie », a déclaré Tuthill. Ces études de suivi sont quelque chose de télescopes comme le James Webb et les instruments de nouvelle génération comme le Nancy Grace Roman Space Telescope (RST), dont le lancement est prévu en 2027. Alpha Centauri est également susceptible d’être une cible populaire pour les nombreux 30- télescopes terrestres de mètre qui deviendront opérationnels au cours de cette décennie.
Le lancement de ce télescope sera une tâche ardue, nécessitant un volume limité (12 litres) capable de maintenir une stabilité thermique et mécanique. À cette fin, l’Université de Sydney a passé un contrat avec EnduroSat pour fournir un mini satellite sur mesure comme système de diffusion. Leur conception MicroSat peut transmettre des données utiles à une vitesse de plus de 125 mégabits par seconde (Mbps), ce qui est crucial pour une mission d’observation en cours où de nombreux téléchargements de données entreront en jeu. Comme l’a fait remarquer Raycho Raychev, le fondateur et PDG d’EnduroSat :
« Nous sommes exceptionnellement fiers de nous associer à cette mission. Les défis sont énormes et cela poussera nos efforts d’ingénierie à l’extrême. coûter des missions d’astronomie. »
Ce dernier projet est l’un des nombreux soutenus par Breakthrough Initiatives, qui a déjà un impact avec son projet avancé Breakthrough Listen, le plus grand programme jamais monté dédié à la recherche d’intelligence extraterrestre (SETI). Le projet TOLIMAN cadre également parfaitement avec Breakthrough Starshot, une mission interstellaire proposée qui tirera parti des progrès de la miniaturisation, des matériaux avancés et de la propulsion à énergie dirigée pour envoyer un nanocraft à Alpha Centauri en une seule vie (20 ans).
La détection des planètes voisines contribuera probablement grandement à inspirer des missions interstellaires pour explorer le système de près. Le Dr S. Pete Worden, ancien directeur du centre de recherche Ames de la NASA (2006 à 2015) et directeur exécutif de Breakthrough Initiatives, a déclaré : « C’est très excitant de voir ce programme prendre vie. Grâce à ces partenariats, nous pouvons créer un nouveau une sorte de mission astronomique et faire de réels progrès dans la compréhension des systèmes planétaires juste à côté. »