Représentation d’artiste d’une planète « Jupiter chaude ». Crédit : NASA/Ames/JPL-Caltech
Un nouveau satellite miniature conçu et construit au Laboratoire de physique de l’atmosphère et de l’espace (LASP) de CU Boulder fournit la preuve que les choses « mignonnes » peuvent relever de grands défis scientifiques.
Le Colorado Ultraviolet Transit Experiment (CUTE) devrait être lancé dans l’espace le 27 septembre 2021. Le vaisseau spatial d’environ 4 millions de dollars, un type de satellite plus petit que d’habitude connu sous le nom de “CubeSat”, est à peu près aussi grand qu’une “famille une boîte de Cheerios », a déclaré Kevin France, chercheur au LASP, chercheur principal de la mission.
Mais elle a des objectifs puissants : au cours d’environ 7 mois, la mission suivra la physique volatile autour d’une classe de planètes extrêmement chaudes en orbite autour d’étoiles loin de la Terre. C’est la première mission CubeSat financée par Nasa de scruter ces mondes lointains, ce qui marque un test majeur de ce dont les petits vaisseaux spatiaux peuvent être capables.
“C’est une expérience que la NASA mène pour voir combien de science peut être faite avec un petit satellite”, a déclaré France, professeur au Département des sciences astrophysiques et planétaires. “C’est excitant mais aussi un peu intimidant.”
Rick Kohnert, ingénieur système pour CUTE, et Arika Egan posent avec le petit satellite au LASP. Crédit : Kévin France
La mission décollera à bord d’une fusée United Launch Alliance Atlas V aux côtés du satellite Landsat 9 depuis la base de la force spatiale Vandenberg à Lompoc, en Californie.
Une fois que CUTE entrera en orbite autour de la Terre, il jettera son dévolu sur une suite d’exoplanètes appelées « Jupiters chaudes ». Comme leurs noms l’indiquent, ces planètes gazeuses sont à la fois grandes et brûlantes, atteignant des températures de milliers de degrés Fahrenheit. Les découvertes du satellite aideront les scientifiques à mieux comprendre comment ces planètes, et bien d’autres, évoluent et même rétrécissent sur des milliards d’années.
Ces dernières années, LASP a dirigé le développement de plusieurs missions CubeSat pour tout explorer, de l’activité du soleil aux supernovae dans les galaxies lointaines. Contrairement aux missions spatiales plus importantes, qui coûtent souvent des centaines de millions de dollars, les ingénieurs peuvent produire des CubeSats à bon marché.
Une équipe installe CUTE dans son système de lancement. Crédit : NASA/WFF
« Il y a à peine dix ans, de nombreux membres de la communauté spatiale exprimaient l’opinion que les missions CubeSat n’étaient guère plus que des « jouets » », a déclaré Daniel Baker, directeur du LASP. « Il y avait une reconnaissance que les petits engins spatiaux pourraient être utiles comme outils d’enseignement et de formation, mais il y avait un scepticisme généralisé quant au fait que la science de pointe pourrait être réalisée avec de si petites plates-formes. Je suis ravi que LASP et l’Université du Colorado aient ouvert la voie en démontrant qu’une science remarquable peut être réalisée avec de petits emballages. CUTE et d’autres missions CU CubeSat changent le paysage de la recherche fondamentale.
Planètes brûlantes
CUTE, en particulier, aborde un sujet brûlant en astrophysique.
Les Jupiters chauds, et leurs cousins encore plus chaotiques, les Jupiters ultra-chauds, sont une classe particulièrement inhospitalière de mondes gazeux. Prenez KELT-9b : cette planète, qui se trouve dans un système stellaire à environ 670 années-lumière du nôtre, a une masse presque trois fois plus grande que Jupiter‘s. Mais KELT-9b orbite également beaucoup plus près de son étoile d’origine, si près que les températures sur la planète ont atteint 7 800 degrés Fahrenheit.
“Parce que ces planètes sont garées si près de leurs étoiles mères, elles reçoivent une énorme quantité de rayonnement”, a déclaré France.
logo MIGNON. Crédit : LASP
Ce rayonnement fait des ravages sur une planète au fil du temps. À ces températures, les atmosphères des Jupiters chauds commencent à se dilater comme un poisson-globe et peuvent même se déchirer et s’échapper dans l’espace.
C’est là qu’intervient CUTE : tout au long de sa mission, le vaisseau spatial mesurera la vitesse à laquelle les gaz s’échappent d’un minimum de 10 Jupiters chauds, y compris KELT-9b. Il réalisera cet exploit en utilisant sa conception de télescope rectangulaire unique, qui a été lancée au LASP.
“En fin de compte, CUTE a un objectif majeur, et c’est d’étudier les atmosphères gonflées de ces exoplanètes très chaudes et assez gazeuses”, a déclaré Arika Egan, une étudiante diplômée du LASP qui a aidé à développer la mission. “L’inflation et l’évasion que subissent ces atmosphères exoplanétaires sont à des échelles tout simplement jamais vues dans notre propre système solaire.”
La France a ajouté que les découvertes de l’équipe pourraient en dire beaucoup aux scientifiques, non seulement sur les Jupiters chauds, mais aussi sur toute la gamme des planètes qui existent dans la galaxie. Cela inclut des mondes petits et rocheux comme la Terre et ses proches voisins. (Mars, par exemple, a également perdu une grande partie de son atmosphère en près de 3 milliards d’années, rendant la planète inhabitable pour l’homme).
“Plus nous comprenons d’endroits où nous comprenons l’évasion atmosphérique, mieux nous comprenons l’évasion atmosphérique dans son ensemble”, a déclaré la France. “Nous pouvons ensuite appliquer ces résultats à différents types de planètes.”
Le concept de cet artiste montre la planète KELT-9b, un exemple de « Jupiter chaud », ou une planète géante gazeuse en orbite très proche de son étoile mère. Crédits : NASA/JPL-Caltech
Bon voyage
Il a noté que CUTE est bien adapté pour sonder les atmosphères des mondes extraterrestres. Contrairement aux missions spatiales plus importantes, telles que le Le télescope spatial Hubble, ce satellite n’a qu’une tâche à accomplir : scanner autant de Jupiters chauds que possible pendant sa courte durée de vie.
France a déclaré qu’après avoir passé quatre ans à développer CUTE à Boulder, lui et son équipe se sentent aigre-doux quant au lancement prochain de la mission. Egan, pour sa part, est impatiente que le petit vaisseau fasse une petite brèche dans les questions sur la place de la Terre dans la galaxie.
“Quand vous regardez le ciel et voyez des milliers d’étoiles, c’est existentiel en soi”, a-t-elle déclaré. « Mais alors vous pensez aux planètes que nous avons découvertes autour de ces étoiles, des milliers de planètes. Nous avons à peine effleuré la surface de les caractériser, de comprendre leur diversité. Le peu que nous en savons est stupéfiant, et se joindre à l’effort pour en savoir plus est gratifiant. »
Les membres de l’équipe scientifique de la mission CUTE comprennent des chercheurs de l’Université de Leiden et de l’Université d’Amsterdam aux Pays-Bas, de l’Université d’Arizona, de l’Institut de recherche spatiale de l’Académie autrichienne des sciences et de l’Université de Toulouse en France.
