SPIRou :un Spectro-Polarimètre Infra-Rouge 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 la France, et impliquant, outre le TCFH, le Canada, la Suisse, le Brésil, Taiwan et le 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. Le TCFH soutient le développement et les opérations de SPIRou comme Instrument Invité en contribuant à sa construction, ses tests au télescope, et sa phase d'opérations.

Vue d’artiste de la planète habitable découverte autour de l’étoile naine rouge Gl 581 (© 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.

Naissance de nouveaux mondes dans la Nébuleuse de l’Aigle (© TCFH/Coelum)

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. SPIRou pourra ainsi partir à la recherche des jumelles de la Terre dans les systèmes planétaires des étoiles naines rouges voisines du Soleil. Les atmosphères de ces planètes jumelles pourront ensuite être scrutées, avec le nouveau télescope spatial en gestation, à la recherche d’eau et autres bio-molécules associées à la présence de vie. SPIRou pourra aussi déchiffrer les mystères de la naissance des étoiles et des planètes, en observant pour la première fois les champs magnétiques de mondes nouveaux-nés d’à peine quelques centaines de milliers d’années.

Sur le plan technologique, SPIRou est aussi un défi d’envergure. Il doit fonctionner dans l’infrarouge pour observer au mieux les astres froids que sont les étoiles naines rouges. Cela nécessite de plonger le coeur de l’instrument, le spectromètre, dans un cryostat refroidi à la température de l’azote liquide (-200°) 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.

Les différentes composantes de l’instrument SPIRou

Le télescope TCFH au sommet du Mauna Kea (© JC Cuillandre, TCFH)

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. Identifié comme projet astrophysique prioritaire du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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, abondant ainsi le budget de construction auquel participe un large consortium international d’Universités et de laboratoires de recherche.

SPIRou est un projet piloté par la France, et impliquant, outre le TCFH, le Canada, la Suisse, le Brésil, Taiwan et le Portugal. Son budget de 10 M€ et coût de construction de 4 M€ reflètent l’enjeu scientifique majeur qu’il représente. La partie française du consortium participe de façon majoritaire au financement et à la réalisation du projet dont l’intégration est prévue à Toulouse en 2016, avant son acheminement vers le TCFH.

Informations additionnelles :

Les instituts de recherche et les partenaires financiers impliqués dans SPIRou sont:
  • En France: le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) et le Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche (MESR) ; à Toulouse, l’Université Paul Sabatier (UPS), l’Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), l’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), la Région Midi-Pyrénées ; à Grenoble, l’Université Joseph Fourier (UJF), l’Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble (OSUG), l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (IPAG) ; en Ile de France, l’Institut d’Astrophysique de Paris (IAP), l’Observatoire de Paris (OP), le Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique (LESIA), le Laboratoire d'Etudes du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA), le Laboratoire Univers et Théories (LUTH), l’Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides (IMCCE), le Service d’Astrophysique (SAp) / Laboratoire AIM du Commissariat à l’Energie Atomique (CEA), l’Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS) et le Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), la Région Ile de France ; à Marseille, l’Université Aix-Marseille (AMU), l’Institut Pythéas, le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM), et l’Observatoire de Haute-Provence (OHP).
  • Hors de France: à Hawaii, le Télescope Canada-France Hawaii (TCFH) ; au Canada, l’Université de Montréal (UdeM) à Montréal, l’Université Laval (UL) à Québec et le National Research Center (NRC) à Victoria ; en Suisse, l’Observatoire de Genève (OG) à Genève ; au Brésil, le Laboratoire National d’Astrophysique (LNA) à Itajuba, l’Université Fédérale du Rio Grande do Norte (UFRN) à Natal, et l’Université Fédérale du Minas Gerais (UFMG) à Belo Horizonte ; à Taiwan, l’Institut d’Astronomie et d’Astrophysique de l’Academia Sinica (ASIAA) à Taipei ; au Portugal, le Centre d’Astrophysique de l’Université de Porto (CAUP) à Porto.
  • Le Télescope TCFH est un télescope équipé d'un miroir de 3.6 mètres de diamètre, financé et opéré conjointement par le National Research Council (Canada), le Centre National de la Recherche Scientifique (France) et l'Université de Hawaii.
  • Le développement instrumental au TCFH est aussi financé par des contributions additionnelles du Brésil, de Taiwan, de la Chine et de la Corée.

Contacts:

Dr. Jean-Francois Donati (IRAP, Toulouse, France)
jean-francois.donati@irap.omp.eu
33-561-332-917

Dr. Claire Moutou (CFHT, Hawaii)
moutou@cfht.hawaii.edu
1-808-885-7944