Michel Mayor : “Nous ne cherchons pas une Terre, nous en cherchons plusieurs”

Michel Mayor à l’observatoire de La silla, en 2007. © E. Martin/C&E
Michel Mayor et Didier Queloz reçoivent le prix Nobel de physique 2019 pour leur découverte en 1995 de la première planète autour d’un autre soleil. En 2015, Michel Mayor revenait sur cette découverte historique pour l’astronomie, et ses attentes pour les découvertes futures. Une interview à « Ciel & Espace » où l’on parlait aussi du Nobel...

En 1995, les Suisses Michel Mayor et Didier Queloz repèrent une planète autour d’une étoile semblable à notre Soleil, située dans la constellation de Pégase. Une première permise grâce à leur nouveau spectrographe installé à l’observatoire de Haute-Provence (OHP). L’astre, une planète géante tournant tout près de son étoile, constitue un véritable choc conceptuel. Tous les systèmes planétaires ne ressemblent pas forcément au nôtre, loin de là…

En novembre 2015, nous fêterons le 20e anniversaire de votre article annonçant la détection de la planète 51 Pegasi b. Racontez-nous les circonstances exactes de cette découverte.

Michel Mayor : Elle s’est faite en deux temps. Les premiers indices de la présence d’une planète autour de l’étoile 51 de Pégase sont apparus en novembre 1994. À cette époque, j’étais en visite à l’université d’Hawaï et c’est mon étudiant en thèse, Didier Queloz, qui faisait les observations avec le nouvel instrument que nous venions d’installer à l’OHP. Ce spectrographe mesurait le va-et-vient d’une étoile provoqué par la perturbation gravitationnelle d’un astre compagnon, avec une précision de 15 m/s. C’était théoriquement suffisant pour découvrir une naine brune en orbite, voire une grosse planète. Depuis avril, nous suivions 142 étoiles semblables au Soleil, sélectionnées par mes soins. Et parmi celles-ci, dix étaient observées plus souvent, surtout afin de mieux comprendre le comportement de notre tout nouvel instrument. Nous avons eu de la chance, car 51 Peg était l’une de ces dix étoiles !

Didier Queloz (à gauche) et Michel Mayor, ici à l’observatoire de La Silla en 2003.  © L. Weinstein/C&E

Avez-vous su tout de suite que vous veniez de faire une grande découverte ?

Lorsque Didier m’a envoyé ses premières mesures, il était trop tôt pour parler de découverte. Notre spectrographe pouvait nous jouer des tours. L’étoile était peut-être aussi moins calme que je ne le pensais et son activité pouvait nous tromper. Il nous fallait plus de données, et nous avons donc continué à observer 51 Peg jusqu’à ce qu’elle disparaisse du ciel nocturne, fin février. Nos mesures suggéraient la présence d’un objet de masse comparable à Jupiter tournant en 4 jours autour de son étoile. Comment y croire ? Pour en avoir le cœur net, nous avons décidé de refaire quelques observations dès le retour de Pégase dans le ciel. C’était au début de juillet 1995. Le signal périodique était toujours là. Nous tenions notre planète ! Pour la petite histoire, au même moment se tenait à l’OHP un colloque sur la recherche des exoplanètes. Entendre les gens discuter des méthodes les plus prometteuses, des chances d’aboutir, c’était assez amusant...

Il n’a pas été trop difficile de garder le secret ?

Non, nous avons même fêté la découverte sous les arbres de l’OHP, en famille, à la Clairette de Die ! Juillet en Provence, ce n’est pas le pire moment... Bon, c’est vrai que lorsque mon fils qui avait 18 ans m’a dit : « Je connais le nom de votre planète... », je me suis demandé avec Didier si on ne devait pas le sacrifier ! [Rires] Garder le secret sur 51 Peg b était indispensable : avec le télescope de 4 m qu’ils utilisaient, les équipes des Américains Geoff Marcy ou Paul Butler l’auraient trouvée tout de suite s’ils avaient pointé dans la bonne direction. Eux cherchaient des planètes depuis des années.

Comment expliquez-vous qu’avec un télescope de seulement 2 m, c’est vous qui avez trouvé la première planète extrasolaire ?

En 1994, avec notre tout nouveau spectrographe Élodie, nous étions au même niveau de sensibilité que les Américains. Mais nous avions un petit plus : notre méthode de traitement de données était plus efficace. Avec Didier, nous avions conçu un logiciel qui nous permettait de visualiser les résultats de nos mesures quelques minutes après la fin de la pose sur le télescope. Le but officiel de sa thèse, c’était d’ailleurs l’amélioration du traitement des données, pas la recherche des exoplanètes. Ça aurait été de la folie d’engager un thésard sur cette voie incertaine, alors qu’on n’avait aucun indice de leur existence ! Toujours est-il que nous allions plus vite et que nous pouvions observer deux fois plus d’étoiles.

Autre point crucial : notre stratégie de recherche était plus ouverte que celle de nos concurrents. Marcy, comme tout le monde à cette époque, avait le Système solaire en tête : il cherchait des objets tournant en plusieurs mois, voire plusieurs années autour de leur étoile. Quand nous avons commencé notre programme de recherche, il ne devait pas être très inquiet. Il avait plusieurs années d’avance et mécaniquement, comme il faut que la planète effectue plusieurs tours de son étoile pour qu’on la détecte, il était assuré de les trouver avant nous. Sauf que nous, parce qu’on cherchait aussi des naines brunes dont on ne savait rien, nous nous intéressions aussi à d’éventuels objets proches, sans a priori. Nous avons eu de la chance : mieux qu’une naine brune, c’est une planète qui nous a sauté à la figure.

Après l’annonce, comment vos collègues ont-ils réagi ?

Une planète de la masse de Jupiter bouclant sa révolution en 4 jours, c’était dur à avaler. Il faut se souvenir que, début 1995 encore, le théoricien Alan Boss écrivait dans Science que la détection des planètes géantes prendrait des années, à cause de leur longue période orbitale ! Les petites planètes, à l’époque, on n’en parlait même pas car elles étaient inaccessibles à nos instruments...

Il n’empêche que les théoriciens ont globalement mieux réagi que les observateurs. C’est Alan Boss qui a exhumé le premier de vieux travaux théoriques sur la migration des planètes (qui explique la présence de 51 Peg b si près de son étoile). Les théoriciens nous disaient : « Vous êtes sûr de vos observations ? OK, alors continuez et ne vous préoccupez pas de savoir si c’est plausible ou pas. C’est à nous de trouver l’explication. » Les observateurs, eux, avançaient toutes les raisons de ne pas y croire : les plans orbitaux du Système solaire et de 51 Peg étaient inclinés de façon particulière, ou nous étions victimes d’une anomalie statistique... Geoff Marcy, cependant, m’a envoyé très vite un mail de félicitations après avoir refait les observations.

Vous veniez de découvrir la première planète autour d’un autre soleil. Nous en connaissons près de 2 000 [NDLR : en 2019, leur nombre dépasse désormais les 4000]. Qu’avons-nous appris ?

D’abord, qu’il y a une grande diversité de planètes. Qui aurait pu imaginer la foison de super-Terre que l’on trouve dans la Galaxie, ou l’existence de planètes océans ? La découverte de 51 Peg b, si atypique, aurait dû nous mettre la puce à l’oreille ! Ensuite, nous avons beaucoup progressé dans nos méthodes de détection. Aujourd’hui, avec Harps, le successeur d’Élodie installé sur le télescope de 3,6 m de La Silla, nous atteignons une sensibilité de 0,3 m/s sur la vitesse radiale des étoiles. Peu après sa mise en service en 2003, les planètes sont sorties des données comme des champignons après la pluie, on n’arrivait plus à toutes les suivre ! En 1999, la découverte du premier transit planétaire a aussi joué un rôle énorme. En convainquant les derniers sceptiques de l’existence des planètes extrasolaires, d’abord, et en inaugurant ensuite une nouvelle méthode de recherche et de mesure de la taille des planètes. Notre horizon, désormais, ce sont les planètes semblables à la Terre.

Votre but ultime est donc la découverte d’une planète de la même taille et de la même masse que la Terre, à bonne distance de son étoile pour que de l’eau liquide s’y trouve ?

Mais nous ne cherchons pas une Terre, nous en cherchons plusieurs ! Avec Harps, mon collègue Francesco Pepe observe en permanence dix étoiles très brillantes de type solaire autour desquelles on peut espérer trouver des Terre. Le but est de mettre en place un catalogue de petites planètes rocheuses dans la zone habitable de leur étoile, qui pourront servir de cibles pour les futures missions de recherche de vie. Une planète ne suffit pas. Si on n’y trouve aucune signature de vie, que pourra-t-on conclure ? Rien. Il nous faut plusieurs planètes potentiellement habitables pour avancer sur le sujet de la vie extraterrestre.

Depuis votre découverte de 51 Peg b, vous êtes constamment en contact avec la communauté des exobiologistes. Quel est votre point de vue sur la possibilité d’une vie ailleurs ?
Il faut bien dissocier ce qui relève du sentiment personnel et ce qui relève de la science. Ce que m’a appris le tourbillon médiatique qui a fait suite à la découverte de 51 Peg b, c’est qu’avec ces sujets, nous ne sommes plus dans le cadre de la recherche habituelle ! Si l’on s’en tient aux connaissances scientifiques, la réponse à la question de savoir s’il existe une vie ailleurs est : « On n’en sait rien. » D’un côté, il y a énormément d’endroits où la vie peut apparaître — c’est ce que nous ont appris Harps, le satellite Kepler et les modèles de formation planétaire. De l’autre, nous n’avons aucun moyen de calculer la probabilité d’apparition de la vie sur une planète. Le prix Nobel de médecine Christian de Duve était absolument persuadé que le développement de la chimie qui conduit à la vie est très banal. Pour lui, la vie est « un impératif cosmique ». Son apparition n’est qu’une question de temps. Mais j’ai aussi discuté avec des grands noms de la biologie qui, inversement, jugeaient les astronomes beaucoup trop enthousiastes sur ce sujet, sachant la complexité effrayante de ce qu’est la vie. Pour eux, la probabilité de développement de la vie, même sur une planète accueillante, était nulle ! On en revient donc au « sentiment personnel »... En ce qui me concerne, je suis assez à l’aise avec l’idée d’une vie extraterrestre. J’aime assez l’idée de Christian de Duve sur l’impératif cosmique. Mais une fois cela dit, il faut le prouver. C’est là que j’en reviens à ma bonne vieille méthode de bûcheron : observer, observer et observer. Ou alors, il faut reproduire la vie en laboratoire. Mais pour le coup, je n’y crois guère.

On peut aussi espérer détecter un signal en provenance d’une civilisation extraterrestre...

Oui, mais la probabilité d’y parvenir est si faible ! S’il y a une civilisation extraterrestre suffisamment proche pour que l’on puisse l’entendre, il faut encore qu’elle veuille communiquer. Et si elle le fait, à quelle longueur d’onde faut-il l’écouter ? Les chercheurs de la communauté Seti, qui écoutent le ciel dans l’espoir d’un contact, sont très bons techniquement. Et ils ont un degré de persévérance qui force le respect. Mais je suis sceptique sur leur chance de succès. Il reste que le thème de la vie extraterrestre en général est passionnant. Quand je faisais mes études, c’était bien simple : il y avait la Terre, et puis c’est tout. Aujourd’hui, personne n’oserait affirmer que la vie ailleurs est impossible, même la vie actuelle, même sur Mars ! C’est un beau sujet de recherche pour les générations futures...

Vous avez reçu de nombreux prix, médailles et autres distinctions depuis vingt ans. Cet été encore, vous avez reçu le prix Tycho Brahé de l’European Astronomical Society, la médaille d’or de la Royal Astronomical Society et le prix Kyoto de la Fondation Inamori. Il ne vous manque que le prix Nobel ?

C’est vrai, je ne peux pas dire que je sois en manque de reconnaissance ! J’ai d’ailleurs une anecdote à ce sujet. Vous connaissez ces médailles que l’on donne aux enfants lorsqu’ils passent un niveau au ski ? En général, ça leur fait très plaisir. Eh bien, ma petite-fille, quand elle avait 5 ans, a boudé la sienne. Quand sa monitrice lui a demandé pourquoi, elle a répondu : « Grand-papa, il en a de plus belles. » [Rires]

Plus sérieusement, je serais évidemment très heureux et très fier de recevoir le prix Nobel. Mais honnêtement je ne l’attends pas et je pense que ce serait une erreur énorme de vivre en y pensant. Vous savez, je connais une personne qui est tombée malade de ne pas l’avoir ! Et puis il ne faut pas oublier qu’il se fait des choses extraordinaires dans les laboratoires du monde entier. Si l’on recensait tous les nobélisables en physique, on réaliserait qu’il y a au moins un millier de personnes qui le méritent en ce moment. Alors pourquoi moi ?

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