"Michel, j'ai trouvé une planète" : quand deux astronomes suisses découvraient la première exoplanète, 51 Pegasi b

"Nous avons découvert la première planète située en dehors de notre système solaire. Elle s’appelle 51 Pegasi b." Le 6 octobre 1995, à Florence (Italie), Michel Mayor, astrophysicien à l'université de Genève, et Didier Queloz, son doctorant, annoncent l'une des découvertes majeures du XXe siècle : il existe, dans l'univers, d'autres systèmes stellaires, très différents du nôtre. Ils ouvrent ainsi, sans l'avoir cherché, la chasse mondiale aux exoplanètes, qui a conduit la Nasa à envoyer dans l'espace le télescope Tess en avril 2018. Pour cette découverte, ils ont reçu le prix Nobel de physique mardi 8 octobre. 

A l'époque, personne ne savait vraiment si les exoplanètes existaient, on le soupçonnait seulement.

Michel Mayor

à franceinfo

"On est alors dans un monde très différent", confirme Didier Queloz, qui se souvient parfaitement du "stress" qui l'a saisi, près d'un an plus tôt, lors de cette découverte.

"Un moteur de Ferrari sur un vieux télescope"

Car à la fin 1994, le thésard de l'université de Genève n'a pas 30 ans. Il passe des nuits entières à l'observatoire de Haute-Provence (OHP). Michel Mayor, lui, se trouve à l'université d'Hawaï, pour un semestre. Didier Queloz est seul avec ses calculs et un échantillon de 142 étoiles à surveiller, au milieu du parc naturel du Luberon. "C'est un observatoire du CNRS qui date des années 1940, raconte Auguste Le Van Suu, actuel directeur de l'observatoire. Ce n'est pas le Chili et ses télescopes en haute altitude, mais je n'exagère pas quand je dis que nous avons, en Europe, le plus grand nombre de nuits claires par an." 

Dans le cadre de sa thèse, Didier Queloz a rejoint l'équipe de Michel Mayor pour concevoir ELODIE, un spectrographe. L'instrument mesure le spectre lumineux d'une étoile, et sa vitesse radiale, c'est-à-dire sa vitesse telle qu'elle est perçue depuis la Terre, avec une précision de 10 m par seconde, quand les précédentes machines butaient à 100 m/s. ELODIE peut détecter "l'équivalent d'une voiture qui roule à 36 km/h, mais à des milliers de kilomètres de nous", simplifie Auguste Le Van Suu. C'est un "moteur de Ferrari, installé sur un vieux télescope" d'1,93 m, grand pour l'Europe, mais petit par rapport aux concurrents américains.

ELODIE peut détecter de très faibles variations de lumière, invisibles en regardant directement à travers un télescope, mais témoins des infimes déplacements d'une étoile. Si elle oscille, c'est peut-être à cause d'un objet, une planète par exemple, en orbite autour d'elle. En effet, à cause de leurs masses respectives, "étoiles et planètes s'attirent" mutuellement, et circulent en fait autour d'un même axe de rotation, comme l'explique Le Monde. C'est précisément ce que Didier Queloz veut voir. "Nous ne cherchions pas en priorité des exoplanètes, mais d'abord des naines brunes, c'est-à-dire des étoiles avortées, qui accompagnent parfois les étoiles", explique l'astronome.

Il poursuit les travaux entamés dans les années 1960 par Michel Mayor, sur la structure en spirale des galaxies, grâce auxquels l'astronome suisse a pu concevoir, avec l'opticien marseillais André Baranne, les précédents spectrographes de l'observatoire de Haute-Provence. "C'est ce qui nous a sauvés, parce que nous n'aurions jamais eu autant accès au télescope pour chasser des exoplanètes", estime Michel Mayor.

"J'avais tellement honte !"

Une nuit de janvier 1995, les données enregistrées par ELODIE laissent Didier Queloz penser que l'étoile 51 Pegasi oscille. "J'ai d'abord cru que mes données étaient fausses, confie-t-il. J'avais tellement honte !" Le thésard est persuadé que son logiciel est défaillant. "Pour moi, c'était simplement la preuve que mon travail n'était pas bon", répète-t-il. Mais il a beau refaire ses calculs, les résultats sont les mêmes et semblent trahir la présence d'un gros objet en orbite autour de 51 Pegasi. Sa thèse est en jeu, alors Didiez Queloz ne dit d'abord pas un mot de sa découverte à Michel Mayor. "Si je me suis trompé, je suis mort !", raconte-t-il.

Pendant des semaines, je suis le seul au courant de ma découverte, c'est effrayant.

Didier Queloz

à franceinfo

Ce n'est qu'en mars 1995 que Didier Queloz se décide à prévenir Michel Mayor. "Michel, je crois que j'ai trouvé une planète", lui écrit-il par fax. Depuis Hawaï, son directeur de thèse répond, laconique : "OK, peut-être... Nous verrons cela à mon retour." L'astronome, expérimenté, préfère être prudent. "Il y avait eu trop d'annonces de collègues finalement obligés de se rétracter, justifie-t-il. Je n'avais pas de doute sur nos mesures, mais sur leur interprétation."

Et pour cause, cette découverte contredit tout ce que l'on croit savoir sur la formation des planètes. "On a trouvé l'équivalent de Jupiter, une géante gazeuse, qui tourne en 4,2 jours, tout près de son étoile", résume Michel Mayor. Dans notre système solaire, Jupiter met 11 ans à boucler son orbite, très loin du Soleil. Il semble donc improbable qu'une géante gazeuse se soit formée si près de son étoile. "Là, c'est comme si Jupiter était encore plus près du Soleil que Mercure, cela paraît irréel", souligne le chercheur. "Est-ce que cette planète va s'évaporer ? Est-ce qu'elle va être absorbée par 51 Peg ? s'interroge Michel Mayor. Et au final, est-ce qu'on ne va pas dire une ânerie ?"

"Une bouteille de clairette de Die et une tarte"

Mais depuis le mois de février, l'étoile n'est plus visible depuis l'observatoire de Haute-Provence. Il faut attendre l'été pour l'apercevoir à nouveau depuis l'hémisphère Nord. Surtout, il faut avoir accès au télescope, très sollicité par les astronomes européens, ce qui leur laisse le temps de peaufiner leur éphéméride, c'est-à-dire le calcul de la trajectoire que doit suivre cette planète.

Tout début juillet 1995, Michel Mayor et Didiez Queloz se retrouvent à l'observatoire de Haute-Provence, avec leurs familles respectives. Ils peuvent enfin comparer leurs projections avec de nouvelles observations, permises par de claires nuits d'été. "C'est là que nous avons obtenu la certitude qu'une planète accompagnait 51 Peg", se souvient Michel Mayor. "On fête ça discrètement, entre nous, avec une bouteille de clairette de Die et une tarte aux framboises", dit-il en riant. Il est trop tôt pour claironner, il s'agit de faire les choses dans l'ordre, avec sérieux. Les deux chercheurs s'attellent à rédiger et envoyer leur article à la revue Nature. Avant la publication, la revue soumet les travaux à un comité scientifique. "C'est parfois long, et pendant ce temps-là, la rumeur fait quand même son chemin", explique Michel Mayor.

Beaucoup d'astronomes passent par l'observatoire de Haute Provence. Et les spécialistes chargés de vérifier l'article envoyé à Nature peuvent aussi être bavards. A l'automne, sans nouvelles de la revue, Michel Mayor demande si les premières réponses des experts sont arrivées. "On me répond seulement que l'étude de notre article est en cours et que j'ai interdiction d'en parler à la presse." Mais ses collègues le pressent de lâcher le morceau. "Oui, nous avons trouvé quelque chose, mais il faudra venir à Florence pour en savoir plus", leur répond Michel Mayor. Didier Queloz, pendant ce temps, est toujours "vraiment stressé". "J'avais ma thèse à finir et je doutais toujours de mes calculs", se remémore celui qui est désormais professeur à l'université de Cambridge, au Royaume-Uni.

"Mayor et Queloz avaient raison"

Une trentaine de journalistes sont présents, à Florence, le 6 octobre 1995, au milieu de 300 astronomes, quand Michel Mayor et Didier Queloz dévoilent leur découverte. Stupeur. La communauté a "du mal à croire que deux Suisses, dans leur coin, ont damé le pion aux Américains", raconte Didier Queloz. "On s'attendait au scepticisme des collègues, mais on ne mesurait pas la vague médiatique qui allait nous arriver dessus", se rappelle-t-il.

Imaginez, le 'Washington Post', le 'New York Times', les plus grands journaux, qui vous appellent !

Michel Mayor

à franceinfo

Parmi les collègues sceptiques : Paul Butler et Geoff Marcy, qui cherchent des exoplanètes en vain depuis plusieurs années. Après Florence, les deux Américains rentrent en Californie pour pointer leur télescope sur 51 Pegasi. "Nous avons examiné les résultats, sidérés : Mayor et Queloz avaient raison, raconte Paul Butler à la BBC. Nos résultats correspondaient parfaitement." Ce n'est qu'à ce moment que Didier Queloz est "soulagé". L'article de "la Dream Team", comme l'appelle aujourd'hui Didier Queloz, est publié en novembre 1995 dans Nature.

Depuis, près de 2 000 exoplanètes ont été identifiées et 5 000 attendent d'être confirmées. "Je pensais que l'effet retomberait au bout de trois semaines, se rappelle Michel Mayor, mais ça ne s'est jamais arrêté." Désormais, les scientifiques cherchent des traces et des formes de vie sur ces planètes.

Evidemment, la vie est inimaginable sur 51 Pegasi b, il y fait bien plus de 1 000°C.

Michel Mayor

à franceinfo

Tess et les autres programmes de recherche traquent les "planètes rocheuses qui se situent dans des zones habitables". Certaines sont déjà connues, mais on ignore si la vie y est possible. Mais pour Didier Queloz, une chose est certaine : "On n'a encore rien vu !"