En observant les planètes en transit passant devant leur étoile hôte ou qui sont éclipsées, Ariel enregistrera des spectres dans le domaine visible et infrarouge (0.5 à 7.8 µm), à partir d’un télescope elliptique de 1.1mx0.73m ainsi que deux instruments (FGS et AIRS).
La France est en charge du spectromètre infrarouge AIRS (1.95-7.8 µm) construit par un consortium de quatre laboratoires : CEA/AIM, IAS, LIRA, IAP, avec également une participation à l’équipe scientifique du LAB, du LISA de l’Université de Créteil et du LATMOS de l’UVSQ.
Le LIRA est fortement impliqué dans l’équipe scientifique et dans la simulation des futures observations, ainsi que dans la calibration et les tests de l’instrument AIRS par le MESPAL, sur le futur banc de test baptisé Caliban qui opérera dans la salle SimEnOm.
En enregistrant les spectres des atmosphères d’exoplanètes sur une grande gamme spectrale, Ariel déterminera la composition chimique et la structure atmosphérique et nuageuse des planètes. Pour les planètes les plus brillantes la mesure de leur variation le long de l’orbite donnera accès à la distribution des nuages sur leur surface, et contraindra leur dynamique. L’interaction entre l’étoile hôte et sa planète sera un sujet d’étude important, les perturbations de l’activité stellaire sur la planète pouvant être étudiées dans le domaine spectral d’Ariel.
En prolongement des observations du JWST qui débuteront en 2022 et permettront d’observer des spectres d’exoplanètes avec une haute sensibilité, Ariel s’attachera à une étude statistique sur un échantillon large de ces objets, afin de sonder au mieux les différentes catégories de planètes dont notre Système solaire ne donne qu’un échantillon biaisé.
Après la mission PLATO qui permettra la détection par photométrie d’un grand nombre d’exoplanètes en transit ainsi que la caractérisation des systèmes exoplanétaires par la mesure de plusieurs paramètres clés (rayons, masses et âges des étoiles ou des planètes), la mission Ariel s’attaquera à la caractérisation de la physique, la chimie et la dynamique des atmosphères d’exoplanètes. Les mesures de composition chimique combinées avec les mesures de masse, rayon et âge permettront également de mieux contraindre la structure interne et la formation des exoplanètes. Avec des moyens au sol toujours plus performants (CFHT, VLT, VLTI, ELT) pour lesquels le LIRA est déjà fortement impliqué, le laboratoire sera au cœur des avancées scientifiques reliées à l’exploration des exoplanètes.
