4 juin - 7 juin 2013

Abstract

S06 Astrométrie de haute précision et applications

NEAT: une mission astrométrique pour recenser les exoplanètes en zone habitable au voisinage du système solaire.

Antoine CROUZIER, Fabien MALBET, Pierre KERN, Philippe FEAUTRIER, Olivier PREISS, Guillermo MARTIN, Francois HENAULT, Eric STADLER, Sylvain LAFRASSE, Etienne BEHAR, Morgan SAINTPE, Jan DUPONT, Sandra POTIN, Pierre-Olivier LAGAGE, Christophe CARA, Alain LE

La dernière décennie a été le témoin d'un développement spectaculaire des méthodes de détection des exoplanètes, qui a conduit à un nombre exponentiel de découvertes et une grande diversité de planètes détectées. Nous disposons maintenant d'un panel de méthodes variées et dont les précisions sont sans cesse repoussées. Cependant, force est de constater que la quête du Graal pour l'astrobiologie, i.e. une exoplanète proche, tellurique et en zone habitable (HZ), s'annonce ardue. A la fin de sa mission, Kepler aura détecté plusieurs candidats exoplanètes telluriques dans la zone habitable, mais celles-ci seront situées à des centaines de parsecs. Quand aux vitesses radiales, elles devront s'affranchir du bruit stellaire avant de pouvoir rechercher des planètes habitables autour d'astres plus massifs que les étoiles M.

NEAT (Nearby Earth Astrometric Telescope) est un concept de mission astrométrique proposé à l'ESA dont le but est de recenser les systèmes planétaires au voisinage du système solaire, à moins de 20 pc et de plus de 1 masse terrestre en HZ. L'astrométrie différentielle de haute précision est un outil de choix pour détecter les exoplanètes habitables proches : en effet, pour les étoiles F, G et K de la séquence principale, le bruit astrophysique est plus faible que le signal astrométrique, contrairement au cas des vitesses radiales. Néanmoins, le signal astrométrique généré par une exoTerre en HZ autour d'un soleil situé à 10 pc est minuscule : 0.3 micro arc-secondes. C'est pourquoi le concept NEAT est assez particulier, afin d'atteindre cette grande précision.

NEAT est constitué de deux satellites volant en formation à 40 mètres, l'un portant de le miroir, l'autre le capteur CCD. En ayant un système optique très simple : une seule surface optique (une parabole hors axe), l'erreur de front d'onde est commune à tout le champ. De plus, l'astrométrie est réalisée de manière différentielle, par rapport a des étoiles de références plus lointaines et situées dans le champ de vue de l'instrument (0.6°). Enfin un système de calibration projette des franges de Young sur le plan focal, ce qui permet de caractériser la réponse de chacun des pixels.

L'objectif scientifique de NEAT est double. Combiné avec les vitesses radiales et l'imagerie directe, NEAT va explorer de manière quasiment exhaustive des systèmes planétaires autour du système solaire. Cette connaissance va permettre de contraindre fortement les modèles de formation planétaire. Le second objectif est relatif à l'astrobiologie: détecter les exoplanètes habitables les plus proches du soleil et de plus de une masse terrestre. Ce seront des cibles de choix pour une caractérisation spectroscopique à la recherche de bio-marqueurs.

Les activités relatives à NEAT s'organisent autour de trois grands axes :

- une expérience de démonstration en laboratoire. L'objectif de cette expérience est de démontrer la faisabilité de la calibration pour faire une mesure différentielle de centroide à 5 micro-pixels.

- une phase de définition mission (phase 0) par le CNES

- une simulation de réduction des données et extraction du signal astrométrique "end to end"

Le poster NEAT présentera le principe de la détection astrométrique des exoplanètes, le concept de l'instrument NEAT, les objectifs scientifiques de la mission ainsi qu'un résumé des activités en cours.