Mise à jour le 4 Février 2009
 
AMA09
Conférence de Michel MAYOR sur
"UNE MULTITUDE DE MONDE : PLANÈTES EXTRA SOLAIRES"
UNESCO  PARIS 15 JANVIER 2009
 
Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos et des animations si nécessaire.
D'autre part le site de l'AMA09 m'a fait l'honneur de mettre quelques unes de mes photos en ligne dans un diaporama.
Je signale que tous les discours et toutes les conférences ont été filmées et sont disponibles en vidéo sur ce site.
 
REMARQUE : Les comptes rendus des conférences sont mis en ligne au fur et à mesure
Vous vous en apercevrez en allant voir la page du compte rendu général de temps en temps à l'index "conférences", je signalerai les mises en ligne dans la fenêtre des mises à jour du site
 
 
BREF COMPTE RENDU
 
 
 
Michel Mayor est astronome à l'Observatoire de Genève, il a en 1995 avec son collègue Didier Queloz découvert à l'Observatoire de Haute Provence la première exoplanète par la méthode des vitesses radiales; c'était Peg 51.
 
(Il nous a raconté cette aventure à l'IAP il y a quelques années).
 
Il nous parle de nouveau de son domaine de prédilection : les autres mondes, les planètes extra solaires.
 
L'idée de l'existence d'autres mondes est ancienne, on se souvient qu'Épicure dans sa lettre à Hérodote, parlait du nombre infini de mondes dans l'Univers.
 
Ce n'est seulement qu'à partir des années 1940 que l'on envisagea qu'il y avait de nombreux autres systèmes solaires dans notre galaxie, nombre lié à la quantité d'étoiles dans celle-ci.
 
 
 
 
LA FORMATION DES PLANÈTES.
 
 
Les planètes sont les sous-produits de la formation d'étoiles , elles se forment à partir d'un disque d'accrétion.
Ces disques d'accrétion sont visibles comme ceux ici, détectés dans la nébuleuse d'Orion et imagés par le télescope spatial Hubble.
 
On suppose que la formation de planètes est similaire pour tous les systèmes stellaires, ce qui voudrait dire que le nombre de planètes extrasolaires dans notre Galaxie est probablement immense.
 
On célèbre aussi cette année, le quarantième anniversaire de l'idée proposée par Victor Safronov en 1969 sur justement, la formation de planètes à partir d'accrétion de poussières et de petits corps localisés dans des disques protoplanétaires..
 
 
 
 
 
 
 
 
LA DÉCOUVERTE DE PLANÈTES EXTRASOLAIRES.
 
Les 15 dernières années ont été la grande période de découverte de planètes extrasolaires, et une très grande diversité de types de planètes a été a mise en évidence
 
Il semble que notre système solaire ne soit pas l'exemple typique de telles planètes.
 
La méthode de détection la plus connue et avec laquelle la première exoplanète a été découverte, est une méthode indirecte: celle des mesures de vitesse radiale.
 
 
 
En effet les planètes ne tournent pas autour de leur étoile aussi simplement, en fait, planètes et étoiles tournent ensemble autour de leur centre de masse (généralement très proche du centre de l'étoile).
 
C'est ce léger mouvement décentré (wobble en anglais) que l'on détecte grâce à l'effet Doppler sur les signaux. On détecte une vitesse, ou plutôt une variation de vitesse, quantité qui est extrêmement faible.
 
 
 
 
 
Par exemple, détecter le mouvement dû à la planète Jupiter par rapport au Soleil revient à mesurer 12m/s, mais pour notre planète la Terre, la quantité à mesurer est beaucoup plus faible : 8cm/s seulement!!!
 
C'est par cette méthode qu'a été détectée la première exoplanète autour de l'étoile Pégase 51 de type solaire, située dans le carré de Pégase à 42 années lumière de nous, donc très proche.
 
C'était évidemment une grosse planète (moitié de Jupiter), de plus très proche de son étoile (0,04UA) donc de période très rapide : 4,2 jours. C'est le début de la découverte de ce que l'on va appeler des "Jupiter chaudes".
 
C'était complètement en désaccord avec le scénario de formation des planètes géantes.
 
Les planètes géantes, se forment loin de leur étoiles (plus près de l'étoile il n'y a pas assez de matière dans le disque pour former une planète géante!), tout le monde semble s'accorder sur ce point; il faut donc trouver un mécanisme qui les font migrer vers leur étoile.
 
On pense que ce sont des interactions gravitationnelles qui sont la cause de telles migrations pendant la période d'existence du disque d'accrétion, heureusement pour nous , nous dit M Mayor!
 
Voir ce site Marcy et Butler les fameux découvreurs d'exoplanètes sur cette question.
 
 
À part la période très courte de ces planètes, une très grande surprise sont les énormes excentricités des orbites de ces planète que l'on peut voir sur le graphe ci-contre, qui date de 2007, et n'est pas tout à fait à jour.
 
 
Dans notre système solaire les 4 planètes géantes sont sur des orbites presque parfaitement circulaires, notre système planétaire semble vraiment très différent de tout ce que l'on a trouvé jusqu'à présent.
 
Nos planètes géantes seraient situées sur ce graphique dans le coin extrême droit inférieur.
 
 
On doit donc aussi essayer de comprendre pourquoi les orbites des planètes extrasolaires détectées jusqu'à présent sont aussi excentriques.
 
 
 
 
 
 
Quelques informations statistiques maintenant :
 
·        La plus petite planète découverte jusqu'à maintenant a une masse de 4 fois la Terre (0,014 Jupiter)
·        La période la plus courte : 1,1 jour
·        L'excentricité maximum mesurée a été de 0,93 (cercle = 0)
 
On est maintenant à la recherche de planètes de type "terrestre", rocheuses, et donc petites.
 
 
LA RECHERCHE DE PLANÈTES TERRESTRES.
 
On pourrait les appeler des jumelles de la Terre.
 
L'intérêt pour la découverte de telles planètes est multiple :
 
·        Elles devraient nous aider à comprendre la formation de notre propre planète.
·        Les détections par transit planétaire, permettent aussi d'atteindre certaines informations sur la planète elle même
·        Peut être pourrait-on trouver quel genre d'étoiles sont associées avec de telles planètes, cela aiderait pour définir les objectifs des missions futures comme Darwin par exemple.
 
Mais comment détecter de telles petites planètes : avec un spectrographe encore plus puissant comme par exemple HARPS : High Accuracy Radial velocity Planet Searcher;  c'est un nouvel outil spectrographique adapté à la recherche de planètes extra solaires par la méthode des vitesses radiales.
 
Il est monté sur le télescope de 3,6m à La Silla au Chili; il a une précision de 0,3m/s sur la vitesse radiale.
 
 
HARPS a découvert en 2007 une planète de 5 masses terrestres, dans le système stellaire de Gliese 581, système qui possède (au moins) trois planètes.
 
(Cette planète de type terrestre n'aurait qu'un rayon seulement 50% plus grand que celui de notre Terre, et serait donc située dans la "zone habitable" autour de l'étoile Gliese 581, qui se trouve être une naine rouge, étoile très commune dans notre galaxie.
Une naine rouge est plus froide que notre Soleil (celle-ci a une masse égale à un tiers de notre Soleil et une luminosité 50 fois plus faible), la zone habitable est donc située plus près de l'étoile, c'est le cas de cette planète baptisée Gliese 581c (il y en a deux autres) qui tourne près de son étoile à 0,07 UA en 13 jours! )
 
 
 
Si on s'intéresse à la température au niveau de ces planètes, on voit que lorsque l'étoile est petite (genre naine rouge), on peut en être proche et avoir des températures compatibles avec une éventuelle vie.
 
Sur diagramme, on a représenté la zone habitable (où l'on trouve l'eau sous ses trois formes physiques) en bleu, on remarque qu'une des planètes du système de Gliese 581 est à la limite.
 
Notre système solaire est situé dans la partie supérieure, trois planètes se trouvent dans la zone habitable : Vénus (près du bord) la Terre et Mars.
 
 
 
 
 
 
Qu'en est-il avec de vraies jumelles de la Terre?
 
 
Il faudrait trouver des planètes de la taille de la Terre et si possible à une distance grande par rapport à son étoile.
C'est un problème beaucoup plus difficile à résoudre.
 
Avons-nous des raisons de croire que de telles planètes existent?
Pour cela, il faut croire la théorie et les simulations mathématiques.
 
De nombreuses équipes scientifiques se penchent sur ce problème, notamment celles de Mordasini, Benz, Alibert et Lin ,Ida
 
Et les résultats de ces simulations nous donnent à croire qu'il existe une énorme quantité de ces planètes de petite masse, qui restent encore à découvrir.
 
Comme déjà dit, ces mesures sont difficiles, car l'étoile elle-même peut perturber la précision de mesure, avec par exemple des variations de son champ magnétique.
 
Néanmoins, aujourd'hui, nous avons un bon tiers des planètes découvertes par HARPS, qui sont de faible masse qui peuvent être des Super Terres ou des Neptune.
 
 
 
LES DÉCOUVERTES PASSÉES.
 
 
Voici un graphe qui résume les découvertes des exoplanètes.
 
En horizontal, on trouve l'année de la découverte, et en vertical la masse de la planète.
 
On voit que plus on avance dans le temps et plus les instruments deviennent performants, les masses découvertes sont de plus en plus petites.
On a représenté les planètes terrestres par des traits bleus. Les points verts sont des planètes autour d'étoiles à neutrons.
 
En extrapolant les résultats, on pense pouvoir être en mesure de trouver des planètes de la taille de la Terre vers 2010.
 
 
 
 
LES PLANÈTES EXTRASOLAIRES DÉTECTÉES PAR TRANSIT.
 
 
 
 
 
Cette méthode de transit (éclipse) pour des planètes à courte période, est intéressante car on peut ainsi atteindre certaines caractéristiques de la planète comme on le voit sur la diapo ci-dessus à droite.
 
En 1999, on découvrit le premier transit exoplanétaire c'était autour de l'étoile HD 209458.
 
 
 
Mais depuis le sol nous sommes limités par l'atmosphère, les prochaines grandes découvertes se feront naturellement à partir de l'espace et notamment avec la mission Corot.
 
On obtient aussi des informations sur la planète lors de l'éclipse secondaire, quand la planète passe derrière l'étoile.
 
Bientôt une autre mission très ambitieuse sera lancée : Kepler.
 
 
 
EN CONCLUSION.
 
 
Ce diagramme représente en abscisse le log de la masse des planètes par rapport à la masse terrestre et en ordonnée le rayon, toujours par rapport au rayon terrestre.
 
On voit les différentes zones de planètes :
·        les planètes terrestres dans le disque bleu
·        les planètes gazeuses du style Neptune en vert
·        les planètes géantes gazeuses comme Jupiter en rose
 
Les courbes représentent où devraient se situer des planètes en Fer pur (rouge), en roches (bleu) , en glace (en bleu au dessus) et même en H et He (courbe bleue du haut du graphique).
 
On a positionné sur ce graphe, des exoplanètes déjà découvertes, notamment, une qui tombe dans le domaine des Neptune, notamment GJ436b.
 
 
 
 
 
 
 
 
De nouvelles techniques permettent de combiner maintenant les méthodes de vitesse radiale et de transit afin d'atteindre plus de paramètres (masse, densité , rayon…) concernant l'exoplanète considérée.
C'est de l'exobiologie comparée.
 
Les transits secondaires permettent, eux, d'accéder à des mesures de température.
 
 
 
La prochaine étape, sera la détection de la vie sur des planètes extrasolaires.
 
Mais comment détecter la vie alors que l'on est certain que l'on ne pourra jamais mettre les pieds sur de telles planètes? La chimie est la solution.
 
 
On connaît la signature chimique des principales molécules concernées par la vie; il "suffit" de les rechercher.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN.
 
Michel Mayor a mis sa présentation enligne sur Internet en format pdf.
 
Les planètes extra solaires : par R Ferlet Dr recherche CNRS le 14 Dec 2005 à la SAF
 
Présentation ppt sur la formation d'étoiles et de planètes en anglais.
 
Le site de recherche d'exoplanètes de l'Université de Californie.
 
La recherche d'autres Terres, Planetquest de la NASA. Très complet.
 
Corot vient de découvrir la plus petite exoplanète à ce jour.
 
 
Sur ce site les archives concernant les exoplanètes :
 
Découvertes et recherche d'Exoplanètes :
o           Keck : .une planète tourne autour de AUMic (33al) (19/08/2004)
o           Exoplanètes : une nouvelle sorte de planète découverte. (08/09/2004)
o           La plus petite exo-planète découverte (10/09/2004)
o           Première photo d'une planète extra solaire? (17/09/2004)
o           Une première mondiale : Spitzer vient de voir des exoplanètes! (25/03/2005)
o           Exoplanètes : Emmanuel Jehin avait raison, c'était l'ESO, bravo!!!!!!! (13/05/2005)
o           Retour sur la première photo d'exoplanète : Gaël Chauvin nous répond. (09/06/2005)
o           Terre à l'horizon? : Une exoplanète cousine de la notre. (26/06/2005)
o           Les planètes extra solaires : CR de la conférence de R Ferlet à la SAF. (28/12/2005)
o           La mission Corot : CR de la conférence d'Annie Baglin à la SAF (29/01/2006)
o           Exoplanète, une découverte majeure : une grosse Terre très loin….(29/01/2006)
o           Les exoplanètes : CR de la conférence de M Mayor à l'IAP du 2 Mai 2006 à l'IAP. (05/05/2006)
o           Trois planètes sinon rien : On vient de découvrir un monde pas si loin du notre. (26/05/2006)
o           Composition de planètes extra solaires et métallicité : Elles sont liées. (03/06/2006)
o           Les Planemos : Une nouvelle race d'objets célestes (23/06/2006)
o           HD 149026b : Une Saturne chaude au grand cœur! (16/07/2006)
o           Les Planemos ont encore frappé : Des jumeaux vus par le VLT. (15/08/2006)
o           Une naine brune survit à une géante rouge : Nouvelle découverte de l'ESO. (15/08/2006)
o           Une nouvelle race de planètes : De la barbe à Papa! (20/09/2006)
o           Hubble : Planète ou étoile ratée? (20/09/2006)
o           Spitzer : Naine brune et planète autour d'une étoile similaire au Soleil. (20/09/2006)
o           Sophie : Remplace Élodie pour chercher les exoplanètes. (30/09/2006)
o           Hubble : Il découvre des candidats planètes extra solaires dans notre galaxie. (11/10/2006)
o           Grande découverte de l'IAP et du LPGN : Une planète-océan gelée! (11/10/2006)
o           Spitzer : Le jour et la nuit sur une exoplanète. (19/10/2006)
o           Corot : L'Europe attend le départ.  (20/12/2006)
o           COROT : En route pour les planètes extra solaires. (03/01/2007)
o           Corot : Succès de la première lumière. (25/01/2007)
o           Gliese 581c : Une planète habitable dans le voisinage? (30/04/2007)
o           Exoplanètes terrestres : On va les détecter depuis l'espace. (30/04/2007)
o           Exoplanètes : On vient d'identifier H2O sur HD 209458b. (30/04/2007)
o           COROT : Il découvre sa première planète. (08/05/2007)
o           Exoplanète : Première cartographie. (20/05/2007)
o           Certains l'aiment chaude : Une exoplanète torride. (20/05/2007)
o           Des modèles de planètes terrestres : Un nouvel outil. (04/10/2007)
o           Spitzer :.Une Terre en devenir? (27/10/2007)
o           Les planètes et les exoplanètes : Le bulletin du CNES sur le sujet. (12/11/2007)
o           Exoplanètes : 5 planètes autour d'une étoile. (05/12/2007)
o           Corot : Près d'un an en orbite. (05/12/2007)
o           Les planètes extra solaires : CR de la conf de R Ferlet de l'IAP à la SAF (Planétologie). (24/12/2007)
o           Gliese 581 d : Cette planète extra solaire serait habitable? (24/12/2007)
o           Corot : Premiers résultats après un an en orbite. (24/12/2007)
o           À la recherche des autres Terres : CR de la conférence IAP de F Bouchy. (28/01/2008)
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o           Corot : Des détails sur Corot-Exo-3b. (29/11/2008)
o           Hubble :.Il trouve du CO2 dans l'atmosphère d'une exoplanète. (19/12/2008)
 
 
 
 
Bon ciel à tous
 
 
Jean Pierre Martin   
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