Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers

La mission ARIEL a été sélectionnée le 20 mars 2018 parmi trois candidats pour la prochaine mission spatiale de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) pour un lancement prévu en 2028.

Cap sur les planètes

La mission ARIEL abordera les questions fondamentales de la formation des exoplanètes et de la formation et de l'évolution des systèmes planétaires, en examinant les atmosphères de plusieurs centaines de planètes différentes en orbite autour de différents types d'étoiles. Ce sondage exhaustif contribuera par ses résultats au premier des quatre thèmes ambitieux énumérés dans la Vision cosmique de l'ESA: «Quelles sont les conditions de la formation de la planète et de l'émergence de la vie ?"
Des milliers d'exoplanètes ont maintenant été découvertes avec une vaste gamme de masses, de tailles et d'orbites: des planètes rocailleuses ressemblant à la Terre jusqu'aux planètes gazeuses géantes qui orbitent proche de la surface de leur étoile hôte. Cependant, la nature essentielle de ces exoplanètes reste en grande partie mystérieuse: il n'y a pas de modèle connu et acceptable liant la présence, la taille ou les paramètres orbitaux d'une planète à la nature de son étoile parente. Nous ignorons si la chimie d'une planète est liée à son environnement de formation, ou si le type d'étoile hôte détermine la physique et la chimie de la naissance et de l'évolution de la planète.
 

ARIEL observera un grand nombre de planètes en transit (~ 1000) pour la compréhension statistique, y compris les géantes gazeuses, de type Neptune, super-Terres et planètes de la taille de la Terre autour d'une gamme de types d'étoiles hôtes en utilisant la spectroscopie de transit dans la gamme spectrale 1.25-7.8 μm et la  photométrie multiple à bande étroite dans l'optique. La mission se concentrera sur les planètes chaudes pour profiter de leur atmosphère bien mélangées qui devraient montrer une condensation et une séquestration minimales des matériaux à haute teneur en Z et ainsi révéler leur composition globale et élémentaire (en particulier C, O, N, S, Si). Les observations de ces exoplanètes chaudes permettront de comprendre les premiers stades de la formation planétaire et de leurs atmosphères durant la phase nébulaire et les quelques millions d'années suivantes. ARIEL fournira ainsi une image vraiment représentative de la nature chimique des exoplanètes et reliera ceci directement au type et à l'environnement chimique de l'étoile hôte.

Pour ce programme scientifique ambitieux, ARIEL est conçu comme une mission d'étude dédiée à la spectroscopie de transit et d'éclipse, capable d'observer un échantillon planétaire important et bien défini au cours de sa mission de 4 ans. Les méthodes de spectroscopie de transit, d'éclipse et de courbe de phase, qui différencient le signal de l'étoile et de la planète en utilisant les éphémérides planétaires, permettent de mesurer les signaux atmosphériques de la planète à des niveaux de 10 à 100 parties par million (ppm) par rapport à l'étoile. La nature brillante des cibles permet également l'usage de techniques plus sophistiquées, telles que la cartographie d'éclipse, pour donner un aperçu plus profond de la nature de l'atmosphère. Ces types d'observations nécessitent une plate-forme satellitaire et une charge utile spécialement conçues, avec une large couverture de longueur d'onde instantanée pour détecter de nombreuses espèces moléculaires, sonder la structure thermique, identifier les nuages ??et surveiller l'activité stellaire. La plage de longueur d'onde proposée couvre tous les principaux gaz atmosphériques attendus, par ex. H2O, CO2, CH4 NH3, HCN, H2S jusqu'aux composés métalliques plus exotiques, tels que TiO, VO, et les espèces condensées.