Les enquêteurs de police se fient aux empreintes digitales pour résoudre leurs affaires. Désormais, les astronomes peuvent faire de même, en utilisant des « empreintes de lumière » au lieu de sillons cutanés pour découvrir les mystères des exoplanètes. Ces empreintes de lumière sont les profils spectraux de 19 corps du système solaire, de sorte que nous pouvons avoir une meilleure idée de ce que le spectre des lointaines exoplanètes signifie réellement.

Image d’entête : catalogue des spectres de références pour divers corps du système solaire pour les comparer aux observations d’exoplanètes. (Madden & Kaltenegger)

Le nouveau catalogue comprend les spectres étalonnés et les albédos géométriques, une mesure de la luminosité, des 8 planètes du système solaire, 9 lunes et 2 planètes naines. Il comprend également des informations sur la façon dont les couleurs de ces corps changeraient s’ils étaient en orbite autour d’autres étoiles.

Selon l’astronome Lisa Kaltenegger de l’Institut Carl Sagan, qui a publié le catalogue gratuitement :

Nous utilisons notre propre système solaire et tout ce que nous savons sur son incroyable diversité de mondes fascinants comme notre pierre de Rosette.

Avec ce catalogue d’empreintes de lumière, nous pourrons comparer les nouvelles observations d’exoplanètes aux objets de notre propre système solaire, y compris les mondes gazeux de Jupiter et Saturne, les mondes glacés d’Europe, le monde volcanique de Io et notre propre planète remplie de vie.

Il est très rare d’être capables d’observer directement une exoplanète. En fait, on en trouve beaucoup en utilisant ce qu’on appelle la  » méthode du transit  » : lorsqu’une planète passe devant son étoile, nous sommes en mesure d’établir sa présence par la façon dont l’étoile s’estompe. C’est ainsi que le télescope spatial Kepler, et maintenant le Satellite de relevé des exoplanètes TESS, recherchent des exoplanètes.

Représentation de la méthode du transit.

Cela peut en fait permettre d’en apprendre beaucoup plus sur la planète étudiée que de juste savoir qu’elle est là. Par exemple, une planète plus grande causera un plus grand effet de gradation qu’une planète plus petite, et ainsi sa taille peut être déduite.

En combinaison avec la méthode des vitesses radiales, qui mesure l’oscillation d’une étoile due à la gravité de la planète qui l’orbite, les astronomes peuvent également calculer sa masse. Cette information combinée de la taille et de la masse est habituellement utilisée pour déduire les propriétés d’une planète, puisque les planètes rocheuses semblent avoir une limite supérieure de taille.

Quant au spectre de la planète, vous obtenez des informations spectroscopiques de l’étoile quand la planète est devant elle, et de nouveau quand la planète est derrière elle, et donc pas dans l’image. Ensuite, vous pouvez soustraire le spectre de l’étoile des données avec la planète devant. Ce qui reste, c’est le spectre de la planète.

Jusqu’à présent, c’est encore assez limité. Mais lorsque le très puissant télescope spatial James Webb sera lancé dans quelques années, il sera assez puissant pour imager directement ces lointaines planètes comme jamais auparavant.

Selon Jack Madden, scientifique planétaire à l’Institut Carl Sagan et auteur principal de l’étude :

La science planétaire a innové dans les années 70 et 80 avec des mesures spectrales pour les corps du système solaire. La science de l’exoplanète connaîtra une renaissance similaire dans un avenir proche.

Avec le lancement prochain du télescope spatial James Webb et la construction actuelle de grands télescopes terrestres tels que le télescope Géant Magellan et le Télescope géant européen, nous entrons dans une nouvelle ère de capacité d’observation, nous avons donc besoin d’un catalogue de référence de toutes les planètes et lunes que nous connaissons déjà pour comparer ces nouveaux spectres exoplanétaires.

Le nouveau catalogue aidera les astronomes à prévoir le temps d’observation avec ces instruments, qui seront très en demande. Comparer les spectres leur permettra de définir ce qu’ils regardent, qu’il s’agisse d’un corps rocheux ou gazeux, par exemple, dans certaines limites. Une planète comme Vénus est un bon exemple, bien qu’elle soit rocheuse, son atmosphère incroyablement dense et très réfléchissante lui donne les caractéristiques d’une planète gazeuse et d’un corps glacé. Mais cela aussi, c’est une information précieuse qui peut aider à caractériser les exoplanètes, puisque Vénus n’est ni aussi grande qu’une planète gazeuse, ni aussi petite qu’une lune de glace.

Toujours selon Kaltenegger :

En élucidant les mystères des objets de notre propre système solaire, nous pouvons entrevoir les secrets de ces nouveaux mondes que nous découvrons.

L’article de l’équipe décrivant leurs méthodes a été publié dans la revue Astrobiology : A Catalog of Spectra, Albedos, and Colors of Solar System Bodies for Exoplanet Comparison et le catalogue peut être trouvé sur le site de l’Institut Carl Sagan : Spectra, Albedos, and Colors of Solar System Bodies.