Un instrument devrait améliorer la détection et l'imagerie directe des planètes en dehors de notre système solaire en exploitant la puissance des cristaux liquides. L'imageur coronagraphique actif de cristal liquide programmable pour le télescope DAG (placide) a été installé plus tôt cette année au télescope de diamètre à 4 m de l'Observatoire anatolien de l'Est (DAG) nouvellement construit dans l'est de la Turquie. Maintenant dans la phase d'intégration et de validation, les premières observations sur le ciel de Placid sont attendues au premier trimestre de 2026.
Placid, qui a été développé par une équipe de chercheurs suisses de l'Université de Berne en coopération avec l'Université des sciences appliquées occidentales de Suisse de Yverdon (Heig-VD), rejoindra le petit club d'installations d'imagerie directes à haut contraste dans l'hémisphère nord. La technologie et le statut de l'instrument, ainsi que la science qu'elle permettra, ont été présentés lors de la récente réunion conjointe de l'EPSC-DPS2025 à Helsinki.
La plupart des près de 6 000 exoplanètes découvertes à ce jour ont été trouvés en utilisant des méthodes indirectes, qui se concentrent sur les changements périodiques des propriétés apparentes de l'étoile de l'hôte pour déduire l'existence d'une planète. L'imagerie directe nécessite une «machine à éclipse», connue sous le nom de coronagraphe, pour masquer la lumière d'une étoile et révéler tout corps en orbite – des plans, des disques ou des nains bruns.
À ce jour, seules quelques dizaines d'exoplanètes ont été directement imagés, car il est très difficile de prendre une image réelle d'une planète sombre à côté de son étoile hôte très brillante. Néanmoins, l'imagerie directe est infiniment précieuse pour les scientifiques car elle peut fournir des informations uniques sur la façon dont les planètes se forment et leur composition, en particulier leur atmosphère.
« Avec des développements récents de la technologie et la construction de télescopes de plus en plus importants, l'avenir de la détection des exoplanet réside dans l'imagerie directe. Placid est l'un des tremplins vers cet avenir », a déclaré le professeur Jonas Kühn de l'Université de Berne en Suisse, qui mène le projet placide. « Il révolutionnera notre approche des coronagraphes et les amènera dans le domaine numérique. »
Plutôt que de placer une plaque physique très précisément dans le chemin lumineux d'un télescope, Placid utilise un modulateur de lumière spatiale (SLM) qui repose sur les propriétés optiques des cristaux liquides pour modifier le chemin optique ou la « phase '' des ondes légères pour chaque pixel à travers un écran. Cela permet de créer des masques très complexes en cliquant sur un bouton.
« Nous utilisons les écrans SLM tout le temps dans des appareils quotidiens, tels que nos téléphones, téléviseurs ou ordinateurs. Dans Placid, les cristaux liquides influencent la façon dont la lumière passe par chaque pixel, afin que nous puissions afficher tout masque que nous voulons, nous donnant une adaptabilité extrême », a expliqué Ruben Tandon, un candidat doctoral à l'Université de Bern et membre de l'équipe placide.
La programmation Placid de masques avancés lui donne également la capacité exclusive à effectuer une imagerie directe des planètes dits circumbinaires et des disques proto-planétaires – les berceaux pour la formation de planète – en orbite des étoiles binaires ou multiples. Avec un coronagraphe traditionnel, cela est très difficile, car la configuration orbitale unique et variable de chaque système d'étoiles rend presque impossible la configuration de plaques qui peuvent bloquer la lumière des multiples étoiles. Ainsi, alors que ces étoiles représentent environ 50% de toutes les étoiles de notre galaxie, aucune exoplanet en orbite autour de plusieurs étoiles n'a été directement imagée à ce jour.
« Avec Placid, nous pouvons simplement adapter le masque en temps réel pour bloquer parfaitement la lumière de tous les systèmes d'étoiles que nous choisissons d'observer toute la nuit », a déclaré Tandon, qui a compilé le catalogue des cibles de l'instrument. « Alors que nous commencerons par cibler le petit nombre d'exoplanètes qui ont déjà été directement imagés pour mieux comprendre le comportement de l'instrument, notre prochaine étape sera d'essayer d'imaginer directement les exoplanètes en orbite des étoiles binaires, ce qui sera une première. »
L'instrument Placid, qui a été près d'une décennie de développement à l'Université de Berne, a été assemblé dans les installations de laboratoire du HEIG-VD en Suisse. Après des tests de laboratoire complets pour s'assurer qu'il remplirait les performances attendues, l'instrument a été expédié en Turquie au début de 2024 et livré au télescope DAG pour l'installation en janvier 2025.
Pour que les performances de l'instrument soient pleinement exploitées, il doit également être jumelé à un système d'optique adaptatif (AO), construit par l'équipe du professeur Laurent Jolissaint de Heig-VD, ce qui réduira les effets de la turbulence atmosphérique. Les deux instruments sont dans leurs derniers stades d'installation et permettra à Placid d'observer ses premières cibles au premier trimestre de 2026.
« Nous sommes heureux d'accueillir Placid. Ses capacités, associées à notre télescope de classe de 4 mètres, conduiront au premier instrument entièrement européen de l'hémisphère nord capable d'imaginer directement les exoplanètes », a conclu Derya Öztürk Çetni, scientifique des instruments placides de TNO.
