Le Francqui pour les exoplanètes

Le prix Francqui 2021, récompense scientifique belge la plus prestigieuse, a été décerné à Michaël Gillon, inlassable chercheur de vie extraterrestre.

C’était en 2017 : Michaël Gillon apparaissait alors dans la liste des 100 personnalités les plus influentes du monde établie par le magazine Time. Le plus intéressant dans cette distinction est sans doute la catégorie dans laquelle elle lui a été attribuée, celle des “pionniers”. Car pionnier, l’actuel maître de recherches FNRS et codirecteur de l’unité de recherche Astrobiology de l’ULiège, l’a incontestablement été. De ceux qui suivent une voie que les autres ont dédaignée.

Si vous avez envie de détecter des exoplanètes semblables à la Terre, mieux vaut disposer d’un grand télescope spatial. Ou alors vous rabattre sur de petites étoiles froides et recourir à la méthode des transits (repérer la baisse de luminosité de l’étoile lorsque la planète s’interpose entre elle et vous). Parce que plus l’étoile est petite, plus la planète de taille terrestre va occulter une part importante de la luminosité de son astre lorsqu’elle passera devant. Et plus cette diminution sera facile à repérer, même avec un petit télescope. Sauf que… ces étoiles, dites naines ultrafroides, ont mauvaise réputation. En fait, on leur a trouvé tous les défauts du monde : trop petites pour former des planètes de taille terrestre ; trop agitées, ce qui brouille les signaux ; émettant essentiellement dans l’infrarouge, ce qui complique la détection, etc. Avec pour résultat qu’elles n’ont guère suscité l’intérêt des astrophysiciens. Et puis la recherche, même en astrophysique, a toujours un petit côté anthropocentrique : puisque “cela a marché” (traduisez : “la vie est apparue, nous en sommes la preuve”) avec le Soleil, mieux vaut se concentrer sur l’analyse d’étoiles de type solaire…

Michaël Gillon ne se laisse pas décourager par ces arguments et, dès sa thèse de doctorat (ULiège, 2006), il s’intéresse à ces petites étoiles délaissées et mal aimées et à la méthode des transits. « C’était d’ailleurs la seule solution pour moi si je voulais chercher des exoplanètes susceptibles d’abriter la vie, ce qui était et est toujours mon but : c’était cela ou rien, se souvient-il aujourd’hui. Malgré tous les a priori négatifs qu’elles véhiculaient, elles étaient ma seule chance. Je me suis dit qu’au fond, on n’en savait rien puisque ces systèmes n’avaient jamais été étudiés ; pour moi, la meilleure façon de progresser, c’est d’observer puis de tirer des conclusions et non de tirer des conclusions sur des a priori. »

Spéculoos

La suite est connue. Michaël Gillon met sur pied le programme “Search for Plantes EClipsing Ultra-cOOl Stars” (Speculoos) qui se focalise sur la recherche d’exoplanètes orbitant autour d’étoiles naines ultrafroides. En 2011, il commence par utiliser le petit télescope liégeois Trappist (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Telescope), comme prototype de Speculoos, et observe une cinquantaine de ces étoiles très proches (une centaine d’années-lumière au maximum, on reste dans la banlieue de notre système solaire). Fin 2015, c’est le gros lot : Trappist découvre trois planètes de taille terrestre autour d’une étoile ultrafroide que Michaël Gillon s’empresse de nommer Trappist-1. C’est la preuve de la justesse de son intuition : les étoiles ultrafroides peuvent être entourées de planètes comparables à la Terre.

L’astrophysicien liégeois et son équipe continuent alors à étudier le système Trappist-1 et, en 2017, les compteurs s’affolent : quatre autres planètes de taille terrestre orbitent autour de l’étoile. Le pionnier Gillon venait d’ouvrir une porte. « L’intérêt a été au-delà de la communauté scientifique, se souvient-il. La découverte de ces exoplanètes a eu un impact médiatique, sociétal et culturel ; il existe aujourd’hui des BD, des jeux vidéos, des romans de science-fiction sur le système stellaire Trappist-1. Des jeunes ont envisagé une carrière scientifique à partir de cet événement. Nos recherches vont au-delà de la science. »

La vie, peut-être…

Mais le plus intéressant dans la découverte des sept planètes de Trappist-1, c’est que trois d’entre elles sont situées dans la zone d’habitabilité. Car le but ultime du chercheur liégeois reste celui-là : découvrir des possibilités de vie ailleurs, un rêve de gosse. Il a d’ailleurs créé au sein de l’ULiège, avec sa collègue Emmanuelle Javaux, biologiste et géologue, une unité de recherche en astrobiologie, soit l’étude de l’origine, de la distribution, de l’évolution et du futur de la vie dans l’Univers, y compris la Terre, seul endroit où l’on est sûr de son existence.

Tenter de détecter des exoplanètes qui soient habitables comme on dit, c’est-à-dire où règnent les conditions d’apparition d’une forme de vie, c’est l’objectif du programme Speculoos, puis, dans le futur, de grands télescopes spatiaux comme le James Webb. Dirigé par Michaël Gillon, Speculoos regroupe les universités de Liège, Berne, Birmingham et Cambridge ainsi que le MIT. Ces institutions financent et gèrent un ensemble de six télescopes robotiques d’un mètre de diamètre situés pour quatre d’entre eux au Chili, un à Ténérife et le dernier, dénommé Saint-Ex (en hommage à l’auteur du Petit Prince et du périple de celui-ci de planète en planète), opérationnel depuis novembre 2020 au Mexique. Mais à l’heure actuelle, aucune planète nouvelle n’a été confirmée malgré un vivier de plus de 200 cibles potentielles. Un coup de chance, alors, les sept planètes de Trappist-1 ? « On s’interroge, avoue Michaël Gillon. Soit il existe d’autres systèmes semblables, mais l’analyse de nos données n’est pas encore assez poussée et nous sommes “passés à côté”. Ou ces systèmes sont très rares et le système Trappist-1 n’a été détecté que parce qu’il est très proche de nous et c’est un coup de chance pour l’humanité. Mais il est trop tôt pour tirer des conclusions. »

Alors, vie ou pas vie ailleurs ? « Je n’ai pas de conviction à ce sujet, rétorque le chercheur liégeois. Mais j’observe que la vie est apparue très tôt sur Terre. Dès le moment où les conditions ont permis l’existence d’eau liquide, il semble que la vie soit apparue. Je juge donc probable que la vie dans des conditions semblables, voire plus difficiles, apparaisse rapidement autour de petites étoiles. Mais il faut voir comment les conditions évoluent, notamment si elles peuvent garder une atmosphère pendant longtemps. C’est la grande inconnue. »

Le téléscope spatial James Webb

Et pour lever cette inconnue, il faut continuer à étudier ces étoiles et leurs exoplanètes. Pour cela, il faut des instruments plus puissants comme le télescope spatial James Webb qui doit être lancé fin octobre. Il sera le plus grand télescope spatial jamais construit (6,5 m de diamètre contre 2,4 m pour Hubble, son prédécesseur). Ses performances sont donc attendues par toute la communauté scientifique, d’autant qu’il fonctionnera essentiellement dans l’infrarouge. « C’est ce dont on a besoin pour étudier les planètes, car c’est dans l’infrarouge que se situent toutes les signatures moléculaires permettant de déterminer la composition des atmosphères des exoplanètes », se réjouit Michaël Gillon.

Ce dernier a donc initié une initiative communautaire focalisée sur Trappist-1, car l’étude du système demandera beaucoup de temps de télescope. Pour éviter des observations fragmentées d’équipes concurrentes, il a donc formé un groupe international de théoriciens et d’observateurs qui mettent leurs ressources en commun, accédant ainsi à de plus longs temps d’observation.

Tout en continuant l’étude des sept exoplanètes qu’il a découvertes, Michaël Gillon participe aussi à la mission Tess de la Nasa qui vise à étudier toutes les étoiles proches. Pas les ultrafroides chères au Liégeois mais d’autres plus massives, autour desquelles on espère détecter des super-terres. Ici, les télescopes de la galaxie Speculoos servent à confirmer, ou non, les transits détectés par Tess. « Nous avons ainsi participé à la codétection d’une trentaine de planètes », avoue Michaël Gillon.

Honoré

Dans ce contexte très international qu’est celui de l’astrophysique, que peut apporter une reconnaissance belge, aussi prestigieuse soit-elle ? « Énormément, affirme sans hésiter Michaël Gillon. J’ai déjà reçu des prix internationaux importants, mais celui-ci est particulier car c’est mon pays qui me l’octroie. Je n’ai pas nommé une étoile ou un programme spatial des noms de Trappist ou Speculoos pour rien : ils font écho à notre pays, notre manière de vivre ! C’est un honneur de se trouver aux côtés de récipiendaires aussi célèbres que Georges Lemaître, un des pères de la cosmologie et de la théorie du big bang. Mais c’est surtout important pour le développement de l’exoplanétologie en Belgique. Il met en lumière un domaine particulier où la Belgique montre des résultats prometteurs. »

En attendant, Michaël Gillon peaufine le discours qu’il prononcera lors de la remise du prix, le 7 décembre. Un discours à lire devant le Roi et pour moitié en néerlandais.