Sélection de la mission spatiale ARIEL de l’ESA

Image d’artiste du satellite Ariel en route vers sa destination finale : en orbite autour du point de Lagrange L2

Crédit Image : ESA/STFC RAL Space/UCL/Europlanet-Science Office

ARIEL est un télescope spatial qui sondera de manière systématique les atmosphères d’un millier de planètes extrasolaires, des géantes gazeuses aux planètes rocheuses, qu’elles soient chaudes ou tempérées autour d’étoiles de différents types. ARIEL mesurera la composition et la structure des atmosphères planétaires, contraindra la nature des cœurs planétaires, détectera la présence de nuages et étudiera les interactions avec l’étoile hôte.

Jean-Philippe Beaulieu commente : « ARIEL est la clé pour déchiffrer les propriétés des atmosphères des autres mondes ! »

Le processus de sélection s’est déroulé en plusieurs étapes :

• Appel à proposition de missions lancé par l’ESA en août 2014 ;
• Pré-sélection en juin 2015 de 3 missions sur les 27 proposées pour des études de concepts détaillés ;
• Evaluation du résultat des études par un comité d’experts et recommandation d’une mission en novembre 2017 ;
• Vote formel du Comité des Programmes de l’ESA et annonce publique le 21 mars.

Pierre Drossart rappelle : « l’étude de la mission ARIEL a été menée sur les bases du projet EChO candidat pour la Mission M3 de l’ESA en 2014. L’évolution de la recherche sur les exoplanètes place aujourd’hui clairement la spectroscopie comme un enjeu majeur de la prochaine décennie dans l’étude de leurs atmosphères. »

La mission ARIEL a été proposée par un consortium de plus de 60 instituts dans 15 pays européens [1]. La coordination scientifique et technique est assurée par le Royaume-Uni. Une contribution des Etats-Unis est actuellement à l’étude. ARIEL sera composé d’un télescope d’environ un mètre de diamètre pour collecter la lumière visible et infrarouge d’étoiles autour desquelles orbite une exoplanète. Un spectromètre étalera cette lumière en ‘arc en ciel’ et, lorsque l’exoplanète transitera devant son étoile, le spectre obtenu présentera des bandes d’absorption de la lumière de l’étoile par les molécules dans l’atmosphère de l’exoplanète.

Marc Ollivier insiste : « l’observation est particulièrement délicate, car l’information sur la planète doit être dissociée de la lumière de l’étoile elle-même, 1000 à 100000 fois plus brillante que la planète. La performance ultime est obtenue grâce à la stabilité photométrique intrinsèque de l’instrument et une connaissance très rigoureuse de son fonctionnement ».

ARIEL prend sa source dans des travaux des 10 dernières années. En 2007, de la vapeur d’eau, puis du dioxyde de carbone et du monoxyde de carbone sont détectés dans l’atmosphère du Jupiter chaud HD189733b grâce aux satellites Spitzer et Hubble. Les premiers résultats ont souligné la difficulté de la mesure et l’immense diversité des atmosphères d’exoplanètes. Pour obtenir des mesures aussi difficiles sur un grand nombre de planètes, il est nécessaire de disposer d’instrument dédiés et optimisés. Un groupe de scientifiques a donc démarré des études dès 2008. A compter de 2015, puisant dans l’expertise accumulée, des équipes de cinq laboratoires français (IAP, DAp/AIM, IAS, LESIA, LAB) ont pris une part très importante dans les études d’ARIEL. Les interventions dans l’élaboration de la proposition scientifique, du scénario de mission et les études de faisabilité du spectromètre infrarouge, au coeur du satellite, ont été déterminantes. Cela a conduit les équipes françaises à prendre la responsabilité de la conception et de la fourniture du spectromètre infrarouge. Ce dernier sera construit, sous la supervision du CNES, par le CEA-Irfu avec des contributions importantes de l’IAS et du LESIA.

« Ariel est la suite logique des programmes d’observations d’exoplanètes que nous allons conduire avec le JWST. L’approche statistique d’ARIEL est cruciale ; c’est très réjouissant que l’Europe puisse être l’acteur prépondérant de cette nouvelle page qui s’ouvre dans l’histoire de l’étude des exoplanétes » conclut Pierre-Olivier Lagage.

ARIEL sera mis en orbite autour du point de Lagrange 2 (L2) à 1,5 million de kilomètres de la Terre. Il tournera autour du Soleil de façon synchrone avec la Terre.

Crédit Image : ESA/STFC RAL Space/UCL/Europlanet-Science Office

Contacts

• Pierre Drossart, LESIA, Observatoire de Paris, CNRS, PSL, Sorbonne Université, Université Paris-Diderot (pierre.drossart obspm.fr)
• Jean-Philippe Beaulieu, Institut d’Astrophysique de Paris (beaulieu iap.fr)
• Pierre-Olivier Lagage, Département d’Astrophysique au CEA-Irfu, UMR AIM Paris-Saclay (Pierre-Olivier.lagage cea.fr)
• Marc Ollivier, Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS), CNRS / Université Paris-Sud / Université Paris-Saclay (marc.ollivier ias.u-psud.fr)