30 octobre 2018 : Kepler tire sa révérence après 2 600 exoplanètes

30 octobre 2018 : le chasseur de planètes termine sa mission

Il ne s’est pas posé sur une planète et n’a rapporté aucun échantillon. Pourtant, Kepler a profondément transformé notre connaissance de l’Univers. Le 30 octobre 2018, lorsque la NASA annonce sa retraite, le télescope spatial compte déjà plus de 2 600 découvertes de planètes situées en dehors de notre Système solaire. Ce bilan correspond à celui communiqué à cette date : il ne constitue pas un décompte définitif de tout ce que ses archives permettront d’identifier. La raison de cet arrêt est matérielle. Le carburant nécessaire à la poursuite des opérations scientifiques est épuisé. L’observatoire ne peut plus assurer les manœuvres indispensables à son fonctionnement. La NASA choisit donc de le laisser sur son orbite autour du Soleil, loin de la Terre. Cette annonce clôt une aventure commencée en mars 2009. Pendant plus de neuf années, Kepler a enregistré la lumière des étoiles avec une patience et une précision remarquables. Son objectif était ambitieux : déterminer quelle place occupent les planètes dans notre galaxie, notamment les petits mondes susceptibles de présenter certaines ressemblances avec la Terre. Source : NASA — annonce de la retraite de Kepler. Crédit : NASA/Wendy Stenzel/Daniel Rutter. Illustration artistique, et non photographie du télescope en vol.

Une mission nommée en hommage à Johannes Kepler

Le nom de l’observatoire rend hommage à Johannes Kepler, l’astronome qui a formulé au XVIIe siècle les lois du mouvement des planètes. Plusieurs siècles plus tard, son nom accompagne une mission qui étudie des systèmes planétaires bien au-delà du nôtre. Le projet est notamment porté par William Borucki, chercheur au centre Ames de la NASA. Son ambition dépasse la découverte de quelques objets spectaculaires : il s’agit de constituer un échantillon assez vaste pour comprendre la fréquence des planètes. Kepler devient ainsi un outil de démographie galactique.

Comment Kepler repérait-il des planètes invisibles ?

Une exoplanète est une planète située en dehors de notre Système solaire. À de telles distances, distinguer directement un petit monde à proximité d’une étoile très lumineuse représente une difficulté considérable. Kepler utilise une autre approche : il mesure les variations de luminosité des étoiles.

Le transit, une ombre minuscule dans la lumière

Lorsqu’une planète passe devant son étoile dans notre ligne de visée, elle en masque une petite partie. La luminosité reçue diminue légèrement pendant un temps limité. Ce phénomène s’appelle un transit. Le télescope enregistre ces variations sous la forme de courbes de lumière. Des baisses qui reviennent à intervalles réguliers peuvent révéler une planète en orbite. La profondeur du signal renseigne sur la taille de la planète par rapport à celle de l’étoile ; l’intervalle entre les passages permet d’en déterminer la période orbitale. Cette méthode exige toutefois un alignement favorable. Une planète peut parfaitement exister autour d’une étoile sans jamais passer devant elle depuis notre point d’observation. Les objets détectés représentent donc une fraction des systèmes réellement présents.

Un signal à vérifier avant de parler de découverte

Une diminution de luminosité ne suffit pas, à elle seule, à prouver l’existence d’une planète. D’autres phénomènes, notamment certaines configurations d’étoiles binaires, peuvent produire un signal trompeur. Les astronomes doivent examiner les données, rechercher les explications concurrentes et, lorsque c’est possible, mobiliser des observations complémentaires. Cette distinction explique la différence entre une planète candidate et une planète confirmée ou validée. Derrière les annonces se trouvent des analyses patientes : la découverte commence souvent par une anomalie discrète dans une série de mesures.

Des mondes qui bousculent notre image du cosmos

Avant Kepler, les astronomes connaissaient déjà des exoplanètes. La mission change cependant l’échelle des recherches et révèle une diversité difficile à imaginer à partir du seul Système solaire. Les architectures planétaires observées ne reproduisent pas nécessairement la succession familière de nos planètes.

Des planètes entre la Terre et Neptune

Parmi les résultats marquants figurent de nombreuses planètes dont la taille se situe entre celle de la Terre et celle de Neptune. Cette gamme de dimensions, très représentée dans les découvertes de Kepler, n’a pas d’équivalent parmi les planètes de notre Système solaire. La mission révèle aussi des systèmes compacts, où plusieurs planètes circulent près de leur étoile. Ces observations obligent les chercheurs à tester leurs modèles de formation et d’évolution des systèmes planétaires sur des configurations beaucoup plus variées. Un exemple particulièrement évocateur est Kepler-16b, dont la découverte est annoncée en 2011. Cette planète tourne autour de deux étoiles. Le rapprochement avec Tatooine, le monde aux deux soleils de Star Wars, frappe les imaginations. Il ne faut toutefois pas confondre cette ressemblance céleste avec les conditions d’un paysage habitable.

Kepler-186f, une étape dans la recherche de petites planètes

Le 17 avril 2014, la NASA annonce la découverte de Kepler-186f, première planète de taille terrestre validée dans la zone habitable d’une autre étoile. Cette dernière est une naine rouge, différente de notre Soleil. L’expression « zone habitable » désigne une région où les conditions d’irradiation pourraient permettre la présence d’eau liquide à la surface d’une planète, sous réserve notamment d’une atmosphère appropriée. Elle ne signifie ni que de l’eau a été détectée, ni que la planète est effectivement habitable. Kepler-186f illustre ainsi à la fois la portée et les limites de la mission : identifier un monde intéressant ne revient pas à en connaître le climat, la surface ou l’éventuelle activité biologique. Source : NASA — Kepler-186f. Crédit : NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle. Vue d’artiste : les couleurs, les paysages et l’apparence de la surface ne sont pas établis par une photographie.

K2 : la seconde vie d’un télescope fragilisé

L’histoire aurait pu s’interrompre plusieurs années avant 2018. Après la défaillance de deux roues de réaction, dont la seconde en 2013, Kepler ne peut plus maintenir le pointage exigé par son programme initial. Ces dispositifs permettent de contrôler l’orientation du télescope avec une grande précision.

Utiliser la lumière du Soleil pour retrouver l’équilibre

Les équipes élaborent une solution ingénieuse : exploiter la pression exercée par la lumière solaire pour contribuer à stabiliser l’appareil, avec les deux roues encore disponibles. Cette nouvelle manière d’utiliser le télescope donne naissance à K2, mission approuvée en 2014. Le programme change de rythme. L’observatoire étudie successivement différentes régions du ciel, au cours de campagnes de plusieurs semaines. Cette adaptation prolonge les recherches d’exoplanètes tout en ouvrant d’autres possibilités scientifiques. Les observations servent notamment à étudier des étoiles, des amas et des phénomènes transitoires comme les supernovae. Au total, les programmes Kepler et K2 portent le nombre d’étoiles observées à plus de 500 000, selon le bilan publié par la NASA lors de la retraite.

Le 15 novembre 2018, les dernières commandes quittent la Terre

Il faut distinguer l’annonce du 30 octobre de l’ultime étape opérationnelle. Le 15 novembre 2018, les équipes transmettent les commandes finales destinées à désactiver les émetteurs et les modes de sécurité susceptibles de réactiver certains systèmes. Les communications avec la Terre sont ainsi coupées. Le télescope reste sur une orbite autour du Soleil. Sa retraite n’entraîne donc pas une rentrée immédiate dans l’atmosphère terrestre. La date réserve une coïncidence historique : Johannes Kepler est mort le 15 novembre 1630. Les dernières commandes de l’observatoire qui porte son nom sont envoyées exactement 388 ans plus tard. Ce rapprochement donne une dimension symbolique à une opération avant tout technique.

Un télescope silencieux, une galaxie pleine de questions

L’héritage de Kepler dépasse son catalogue de découvertes. En tenant compte des limites de détection et des alignements nécessaires aux transits, les astronomes peuvent estimer la population de planètes qui échappent aux observations. Ces travaux ont contribué à établir que les planètes sont extrêmement répandues dans la Voie lactée, au point d’y être plus nombreuses que les étoiles. Les archives restent également une ressource scientifique après l’arrêt du télescope. De nouvelles méthodes d’analyse peuvent aider à retrouver des signaux discrets ou à mieux comprendre des objets déjà repérés. Une mission spatiale peut ainsi continuer à produire des résultats longtemps après sa dernière transmission. Lancé en avril 2018, TESS prolonge cette recherche en observant notamment des étoiles brillantes et relativement proches. La démarche se poursuit : repérer des mondes, puis déterminer lesquels se prêtent à des études plus détaillées. Kepler n’a pas découvert de vie extraterrestre. Il a fourni une base essentielle pour poser la question autrement : combien de mondes existent, comment se sont-ils formés et lesquels méritent d’être examinés davantage ? Depuis sa retraite, le ciel paraît toujours aussi lointain, mais beaucoup moins vide. Pour approfondir : le télescope spatial Kepler sur Wikipédia.

Sources documentaires et crédits

NASA, 30 octobre 2018 — annonce de la retraite et bilan scientifique. NASA Science — histoire et chronologie de Kepler et K2. NASA Science — méthodes de détection et de caractérisation des exoplanètes. NASA, 17 avril 2014 — découverte de Kepler-186f et limites de la notion de zone habitable. NASA — principe de stabilisation proposé pour K2. NASA Science, 16 novembre 2018 — dernières commandes envoyées le 15 novembre. Réutilisation des illustrations : conserver les crédits et respecter les conditions d’utilisation NASA/JPL, sans suggérer une approbation du site par ces organismes.