selon Annonce de la NASA pour décembre 2025 La construction du télescope spatial Nancy Grace Rome est terminée et l’observatoire est en passe d’être lancé d’ici mai 2027, avec un lancement possible au début de l’automne 2026. Cette mission de cinq ans devrait constituer l’un des plus grands catalogues d’exoplanètes de l’histoire de l’astronomie. Julie McEnery, scientifique principale du projet Rome de la NASA à Goddard, a résumé les prévisions de l’annonce : “Plus de 100 000 mondes lointains, des centaines de millions d’étoiles et des milliards de galaxies devraient être découverts au cours des cinq premières années de la mission.”
Le nombre 100 000 fait référence aux planètes en transit qui atténuent légèrement la lumière de leur étoile lorsqu’elles passent entre l’étoile et le télescope. C’est la même méthode utilisée par la mission Kepler de la NASA dans les années 2010 pour trouver près de 2 800 planètes confirmées. Rome a été conçue pour faire la même chose à plus grande échelle. Un champ d’étude plus large, une sensibilité infrarouge plus élevée et une vue plus profonde du centre dense de la Voie lactée rapprochent ce nombre de deux ordres de grandeur.
La véritable innovation réside dans la deuxième méthode d’utilisation des parallèles romains et dans les types d’objets que l’on peut y trouver.
Une technique pour trouver des planètes sans étoiles
Une autre méthode pour trouver des planètes romaines est la microlentille gravitationnelle, un phénomène prédit par Albert Einstein dans les années 1930 et utilisé en astronomie pratique depuis la fin des années 1980. Les microlentilles utilisent la masse pour plier la lumière. Du point de vue de l’observateur, lorsqu’un objet au premier plan passe presque devant une étoile à l’arrière-plan, la gravité de l’objet au premier plan dirige une partie de la lumière de l’étoile à l’arrière-plan vers l’observateur, provoquant une brève lueur qui dure de quelques heures à quelques semaines, selon la masse impliquée.
Les microlentilles présentent deux avantages par rapport aux méthodes de transit. Le premier fonctionne que la planète soit passée ou non dans notre champ de vision. Le deuxième avantage, et le plus important, est qu’il n’est pas du tout nécessaire que la planète soit dans une étoile. Une planète flottant seule dans l’espace interstellaire créera une signature de microlentilles lorsqu’elle passera devant une étoile lointaine en arrière-plan. C’est le seul moyen pratique de détecter de tels objets.
Les planètes sans étoiles sont appelées planètes voyou ou, dans la littérature plus technique, planètes flottantes. Ils ne sont pas aussi exotiques que leur nom l’indique. Les modèles théoriques prédisent leur existence depuis des décennies, et les premiers candidats ont été découverts par des enquêtes au sol par microlentilles dans les années 1990 et 2000. Depuis, la collaboration OGLE et MOA n’a cessé d’ajouter des candidats au catalogue. Les observations 2023 du télescope spatial James Webb de l’amas trapézoïdal dans la nébuleuse d’Orion ont ajouté plusieurs centaines de candidats, dont certains n’ont pas encore été entièrement expliqués par les paires gravitationnelles. Le roman n’est pas le premier télescope à trouver de fausses planètes. Ce télescope transformera le catalogue de « quelques dizaines de cas confirmés » à quelque chose qui se rapprochera d’un recensement.
Combien et de quel genre
La meilleure estimation de ce que Roman verrait avec les microlentilles provient d’un article publié en 2023 par Naoki Koshimoto de l’Université d’Osaka et ses collègues Goddard de la NASA. selon Rapport de recherche de la NASAL’analyse par Koshimoto des données de microlentilles existantes, ainsi que des simulations des performances attendues de Rome, prédisent que le télescope détectera environ 400 planètes voyou de masse terrestre au cours de sa mission principale. Ce nombre est environ huit fois supérieur à la meilleure estimation de 50, basée sur l’hypothèse selon laquelle les planètes voyou sont aussi courantes que les planètes associées aux étoiles. La nouvelle estimation, basée sur des planètes voyou de masse terrestre potentielles déjà identifiées par des données au sol, suggère que les planètes voyou de faible masse sont beaucoup plus courantes.
Le programme de microlentilles de Rome révélera également des mondes voyous avec des masses plus élevées, y compris des masses flottantes de Jupiter et de Neptune, ainsi que des masses inférieures à celles atteintes par les observations au sol. Comme le note Koshimoto dans le document de la NASA, “Rome sera sensible même aux planètes voyou de faible masse lorsqu’elle les observera depuis l’espace. La combinaison de la vision large et nette de Rome nous permettra d’étudier les objets qu’elle trouve plus en détail que ce que nous pouvons faire avec les seuls télescopes au sol.”
Le programme de microlentilles détectera également environ 1 000 planètes ordinaires en orbite autour d’étoiles, y compris des planètes en orbite autour de toutes les planètes de notre système solaire à l’exception de Mercure. Étant donné que les périodes orbitales de ces planètes sont trop longues pour être observées de manière fiable avec des études limitées, la seule façon de les trouver en nombre est de recourir à la campagne de microlentilles à longue période conçue par Rome.
Une étude du domaine temporel du renflement galactique
Le travail de microlentilles fait partie de l’enquête Galactic Bulge Time Domain Survey de la NASA, l’une des trois enquêtes majeures que Roman mènera sur une période de cinq ans. Au cours de l’enquête, six champs proches du centre de la Voie lactée seront observés à plusieurs reprises, observant simultanément des centaines de millions d’étoiles pour des événements de microlentille. Le renflement galactique a la plus forte densité d’étoiles d’arrière-plan par rapport à l’objectif et constitue le meilleur endroit pour voir car les objets au premier plan, y compris les planètes, sont plus susceptibles de passer devant eux.
selon Spécifications de recherche de la NASAGBTDS est conçu autour de six saisons au rythme rapide de 72 jours, trois au début de la mission et trois à la fin de la mission, au cours desquelles Roman imagera chacun des six renflements dans son large filtre F146 toutes les 12,1 minutes. Quatre périodes d’observation à faible cadence réparties sur la mission entre les saisons à haute cadence reviendront sur les mêmes champs à quelques jours d’intervalle, permettant à l’enquête de signaler des événements de microlentilles sur des périodes plus longues, y compris des trous noirs de masse stellaire isolés. Au total, 438 journées d’observation ont été budgétisées sur cinq ans. La combinaison d’échelles de temps intrasaisonnières courtes et de longues bases de mission confère à l’enquête une gamme de sensibilités allant de la masse terrestre de planètes voyou produisant des événements de microlentilles de plusieurs heures à des événements pluriannuels provenant de corps plus lourds.
Pourquoi est-ce important ?
Actuellement, le nombre d’exoplanètes confirmées est d’environ 6 000, accumulés sur trois décennies et disponibles auprès de nombreux observatoires au sol et spatiaux. Le roman devrait multiplier ce nombre par environ dix-sept d’ici cinq ans, ajoutant ainsi au premier échantillon statistique du faux univers. L’intérêt d’en trouver autant n’est pas d’en ajouter à la liste. Cela implique d’obtenir des statistiques au niveau de la population : quelle est la fréquence des planètes de la taille de la Terre dans la zone habitable, quelle est la fonction de masse des planètes flottantes et comment les populations des planètes varient en fonction de l’emplacement galactique. Chacune de ces questions trouve actuellement une réponse à l’aide de dizaines d’objets. Roman leur donnera suffisamment de puissance statistique pour répondre en toute confiance.
Rome porte deux instruments. Le Wide Field Instrument réalisera une étude et un catalogue simulé de planètes qui produira 100 000 planètes en transit avec un champ de vision de 0,28 degrés carrés. Petit instrument de démonstration technologique, l’instrument Coronagraph imagera directement quelques grandes planètes autour d’étoiles proches, testant ainsi les techniques de futures missions visant à imager des mondes semblables à la Terre autour d’étoiles semblables au Soleil. Le lancement est prévu au plus tard en mai 2027 et l’équipe vise actuellement un lancement au début de l’automne 2026. L’observatoire sera situé à un million de kilomètres de la Terre, du deuxième point lagrangien Terre-Soleil et de la station orbitale occupée par JWST. L’exactitude ou non du chiffre de 100 000 ne sera connue qu’après l’arrivée des informations. Il ne fait aucun doute que Roman est le premier télescope de cette envergure dédié à la science des exoplanètes, et le premier télescope ayant de sérieuses chances de trouver suffisamment de planètes voyous pour identifier des populations plutôt que des curiosités individuelles.