Arithmétique, Interférométrie et recherche de la vie extraterrestre
Didier Pelat, Observatoire de Paris-Meudon
A ce jour (8/03/2011) 532 exoplanètes ont été détectées par les astronomes. Environ une dizaine de celles-ci se situent dans la "zone habitable" et pourraient y abriter la vie. La question d'obtenir des preuves d'existence de cette vie éventuelle devient alors d'actualité. Un moyen d'y apporter une réponse, serait de réaliser la spectroscopie de l'atmosphère de ces planètes et d'y détecter les signatures des molécules d'eau, d'ozone et de gaz carbonique généralement associées à la présence de la vie telle que nous la connaissons sur Terre. Il s'agit d'un formidable défi technologique car, aux longueurs d'ondes auxquelles on observe, la lumière issue de la planète est diluée plus d'un million de fois dans celle de l'étoile autour de laquelle elle orbite. Il est en principe possible de diminuer ce facteur de dillution grâce à l'interférométrie à frange noire imaginée par l'astronome australien R. Bracewell. Cependant, ce dispositif ne possède pas une bande passante suffisante pour entreprendre avec succès la détection envisagée. Il n'est pas achromatique. L'idée d'interposer des "masques de phases" sur le trajet des faisceaux de l'interféromètre pourrait conduire à améliorer significativement sa bande passante. La disposition de ces masques ainsi que la valeur des déphasages qu'ils induisent est un problème qui se pose en termes de solutions d'équations diophantiennes. Des résultats anciens de théorie des nombres, établis par Prouhet, Tarry et Lehmer, permettent de proposer une solution théoriquement satisfaisante. Le dispositif qui en résulte se présente alors sous la forme d'un opérateur différentiel aux différences finies optique. Les performances attendues satisferaient alors les sévères contraintes imposées par une observation de détection de la vie extraterrestre. Le composant clef demande une précision d'usinage très sévère et est actuellement en test sur banc d'optique dans le cadre d'un programm de R&D du CNES. Un projet spatial pourrait en résulter d'ici les années 2030. De nombreuses questions restent cependant ouvertes, comme celle du nombre minimal, à performances égales, de déphaseurs qu'il convient de disposer sur le trajet des faisceaux de l'interféromètre.