À l’observatoire du Pic du Midi, le télescope de 2 m va scruter les étoiles à exoplanètes

Le coupole du TBL, au Pic du Midi, où est installé l’instrument Neonarval. © A. Cazaux
Le nouvel instrument NeoNarval installé au Pic du Midi permettra d’explorer en détail le champ magnétique des étoiles. Il vérifiera en même temps que leurs exoplanètes sont bien réelles.

Et si certaines des quelque 4000 exoplanètes détectées à ce jour n’étaient que des illusions ? Répondre à cette question sera l’une des missions de NeoNarval, un spectropolarimètre qui vient d’être mis en service au foyer du télescope Bernard-Lyot (TBL) de 2 m de diamètre, situé au sommet du Pic du Midi à près de 2900 m d’altitude. Menacé de fermeture à la fin des années 1990, l’observatoire pyrénéen a dû sa survie à un développement touristique combiné à un nouveau programme scientifique. Depuis vingt ans, il s’est spécialisé dans l’étude du champ magnétique des étoiles.

Le magnétisme de Véga

NeoNarval est l’évolution d’un précédent instrument, Narval, installé en 2007. Il permet de détecter la polarisation de la lumière d’une étoile (orientation des vibrations de l’onde lumineuse dans l’espace, provoquée notamment par un champ magnétique). Mais aussi de réaliser en même temps le spectre lumineux de l’étoile qui révèle notamment sa composition chimique et sa dynamique (ses mouvements, ses pulsations...).

« Nous l’avons utilisé, ainsi que son jumeau Espadons, installé au télescope CFHT [à Hawaï], pour observer Véga. Parce que cette étoile est très chaude, il n’y a en théorie pas de phénomènes de convection sous sa surface visible. Elle ne doit donc pas posséder de champ magnétique. Or, nous avons eu la surprise de découvrir un faible champ », indique Torsten Boehm, de l’Institut de recherches en astrophysique et planétologie de Toulouse, responsable scientifique du nouvel instrument. Mais à l’époque, Narval n’est pas assez précis et il faut recourir à un autre observatoire pour révéler la présence de taches brillantes et sombres sur Véga, signes incontestables d’activité magnétique.

Neonarval est installé au foyer du télescope Bernard-Lyot (TBL) de 2 m de diamètre. DR

« Nous avons alors décidé d’améliorer Narval et de lui offrir une nouvelle capacité : la mesure des vitesses radiales des étoiles », explique Torsten Boehm. Parmi les objectifs de ce « NeoNarval » figure en effet la détection des exoplanètes. En tournant autour de son étoile, une exoplanète fait osciller celle-ci de manière régulière, et cette oscillation se traduit dans le spectre lumineux. La méthode de détection dite des « vitesses radiales » repose sur ce principe. « On peut confondre une exoplanète avec des taches présentes à la surface de l’étoile, ou avec les oscillations propres de celle-ci », souligne toutefois l’astrophysicien toulousain. NeoNarval permettra de s’assurer que ces planètes existent réellement et qu’elles ne sont pas des artefacts.

Protégé par une enceinte type « poupée russe »

À condition toutefois de stabiliser parfaitement l’instrument, installé sous le télescope dans une salle dédiée. « Notre objectif est de mesurer une variation de vitesse radiale de 1 m/s. Or, cela équivaut à un déplacement de la lumière d’a peine 0,05 millionième de mètre dans l’instrument ! » précise Arturo Lopez Ariste, astronome chargé de l’instrumentation au sein du projet. C’est pourquoi NeoNarval est enfermé dans trois enceintes, comme autant de poupées russes, garantissant une stabilité thermique au centième de degré et une pression constante. Malgré cela, l’équipe continue encore à batailler pour identifier et supprimer les effets parasites les plus divers : vibrations induites par les différents systèmes, et peut-être même microtremblements de terre, l’observatoire étant situé sur une zone sismique ! NeoNarval devrait être réellement opérationnel début 2021.

Le spectropolarimètre NeoNarval décortique la lumière stellaire. DR

Certains objectifs scientifiques sont déjà fixés : rechercher un champ magnétique sur des étoiles très chaudes, étudier celui des étoiles semblables au Soleil, détecter des exoplanètes... La précision de NeoNarval ne lui permet pas de viser les jumelles de la Terre traquées par les super-télescopes au sol et dans l’espace. Mais il pourrait accéder aux « Jupiter chaudes », des exoplanètes de la taille de Jupiter mais très proches de leur étoile. Et peut-être en détecter certaines en orbite autour d’étoiles géantes rouges, des astres en fin de vie dont l’atmosphère enfle démesurément, et qui finissent par « absorber » leurs planètes, générant des phénomènes encore inconnus.

En 2022, NeoNarval devrait être rejoint sur le TBL par Spip, un autre spectropolarimètre, qui opère quant à lui dans le domaine de l’infrarouge. Un projet, pas encore financé, vise à combiner les deux instruments. Il s’agira notamment d’observer des étoiles géantes comme Bételgeuse, afin d’y rechercher des mécanismes inédits de génération du champ magnétique. En explorant des domaines en friche, le « petit télescope » des Pyrénées françaises cherche à tirer son épingle du jeu face aux instruments géants ultramodernes de l’hémisphère Sud. C’est la condition de sa survie.

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