SPIRou : un nouveau SpectroPolarimètre InfraRouge

SPIRou est un nouveau SpectroPolarimètre InfraRouge pour découvrir de nouveaux mondes habitables et étudier la naissance des étoiles et des planètes.

Le télescope Canada-France-Hawaii (TCFH) vient d’entériner sa participation au financement de SPIRou. SPIRou est un projet international piloté par l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (France) et l’Université de Montréal, impliquant, outre le TCFH, des institutions du Canada, de la Suisse, du Brésil, de Taïwan et du Portugal. Il s’agit d’un spectropolarimètre doublé d’un vélocimètre de haute précision optimisé pour la détection des exoTerres habitables autour d’étoiles naines rouges, ainsi que pour l’étude de la naissance des étoiles et des planètes. La construction de SPIRou débutera en 2014, pour une intégration à Toulouse en 2016 et une première lumière au TCFH en 2017.

Sommes-nous seuls dans l’Univers?

Illustration artistique du système exoplanétaire Gliese 581, en orbite autour d’une petite étoile de type naine rouge. Crédit : ESO

Comment les étoiles et les planètes naissent-elles? Comment le champ magnétique influe-t-il sur cette genèse? Notre Terre, qui abrite une importante quantité d’eau liquide à sa surface, est-elle unique en son genre ou n’est-elle qu’une planète assez ordinaire dans la galaxie? Ce sont quelques-unes des questions majeures que se posent les spécialistes et le grand public, et auxquelles SPIRou, instrument de nouvelle génération pour le TCFH, se propose d’apporter des réponses originales au cours de la prochaine décennie.

« En plus d’être un spectropolarimètre – c’est-à-dire un instrument capable de décomposer la lumière des astres dans ses couleurs et dans ses modes vibratoires élémentaires, SPIRou est un vélocimètre de haute précision, pouvant enregistrer les infimes mouvements d’une étoile témoignant de la présence d’une planète en orbite – à la manière d’un radar routier qui flasherait, non pour un excès de vitesse de l’étoile observée, mais pour des variations régulières et périodiques de sa vitesse », précise René Doyon, directeur de l’Observatoire du Mont-Mégantic, professeur au Département de physique de l’Université de Montréal, membre du CRAQ et cochercheur principal du projet SPIRou.

SPIRou pourra ainsi partir à la recherche des jumelles de la Terre dans les systèmes planétaires des étoiles naines rouges voisines de notre Soleil. Les atmosphères de ces planètes jumelles pourront ensuite être scrutées, à la recherche d’eau et autres biomolécules associées à la présence de vie avec le nouveau télescope spatial Webb dont le lancement est prévu en 2018. Le professeur René Doyon est d’ailleurs aussi le chercheur principal de l’équipe de l’instrument FGS/NIRISS de Webb dont la tâche principale est d’étudier les exoplanètes et leur atmosphère.

SPIRou un défi d’envergure sur le plan technologique

SPIRou doit fonctionner dans l’infrarouge pour observer au mieux les astres froids que sont les étoiles naines rouges. Cela nécessite de plonger le cœur de l’instrument, le spectromètre, dans un cryostat refroidi à la température de l’azote liquide (-200 °C) pour éviter que le rayonnement thermique ambiant, omniprésent dans l’infrarouge, n’éclipse la lumière stellaire très ténue que l’on souhaite décrypter. De plus, pour permettre de détecter les mouvements nanométriques des spectres qui trahiront la présence de Terres habitables, la stabilité thermique du cryostat doit être exceptionnelle et garantir une température constante à une précision de quelques millièmes de degrés. Outre sa participation scientifique au projet, l’Université de Montréal, accompagnée de l’Université Laval, a relevé ce défi technologique. L’équipe de l’UdeM est en effet responsable de la partie caméra et détecteur infrarouge de SPIRou, tandis que l’Université Laval a apporté son expertise en design optique.

SPIRou sera installé au TCFH, sentinelle des cieux au sommet du Maunakea, volcan de 4 200 mètres situé sur la grande île d’Hawaï. Le TCFH est un télescope de 3,6 mètres exploitant plusieurs instruments de pointe. Bien qu’implanté dans un des meilleurs sites astronomiques du monde, le TCFH n’échappe pas à la concurrence et doit innover en permanence, via une politique scientifique ambitieuse, pour garder une place de premier plan dans un monde de télescopes géants. SPIRou est un des instruments clés qui devrait garantir le futur du télescope sur la prochaine décennie. Le TCFH vient d’entériner sa participation financière à SPIRou, abordant ainsi le budget de construction, à laquelle participe un large consortium international d’universités et de laboratoires de recherche.

Un partenariat avec le journal de bande dessinée SPIROU est en place pour assurer la diffusion des découvertes vers un jeune public.