Mise à jour le 15 Janvier 2008
 
 
CONFÉRENCE
"À LA RECHERCHE DES AUTRES TERRES"
Par François BOUCHY 
de l'Institut d'Astrophysique de Paris
Organisée par l'IAP
98 bis Av Arago, Paris 14 ème
 
le mardi 8 Janvier 2008 à 19H30
 
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
Vidéo de la conférence par le CERIMES disponible sur leur site quelques jours après (le CERIMES propose aussi toutes les vidéos des conférences IAP) :      voir : http://www.cerimes.fr/
 
 
 
BREF COMPTE RENDU
 
 
 
 
 
Nous avons traité ce sujet des exoplanètes plusieurs fois dans ces colonnes, aussi je ne vais pas revenir sur des détails que nos lecteurs connaissent, se reporter aux références en fin de compte rendu.
 
Comme d'habitude c'est Daniel Kunth (à gauche sur la photo) qui présente notre conférencier d'aujourd'hui, François Bouchy.
 
 
Il a passé sa thèse au service d'aéronomie de Verrières, sujet : spectrométrie pour détecter les exoplanètes, puis il a travaillé avec Michel Mayor à Genève, puis à l'OHP à Marseille, il a participé à FUSE.
 
Depuis 2005 il a rejoint le groupe exoplanètes de l'IAP.
 
Il évoque d'abord l'évolution des idées sur la notion de planètes avant de nous rappeler ce qu'est une planète.
 
 
 
 
 
Il nous rappelle la difficulté à détecter des planètes en dehors de notre système solaire :
·        Tout d'abord la séparation optique, en effet par exemple le Soleil et Jupiter vus de 100 années lumière (c'est tout proche) correspond à 0,15 secondes d'arc, soit voir une main située à 75km. La terre elle serait séparée de 0,03 sec.
·        L'atmosphère terrestre brouille les images (turbulence), mais les nouvelles optiques adaptatives améliorent ce phénomène
·        Le contraste en luminosité est faible.
 
LES SOLUTIONS POUR DÉTECTER DES EXOPLANÈTES.
 
Jusqu'à présent la plupart des détections sont des détections INDIRECTES dues à la perturbation induite de la planète sur son hôte.
 
 
PAR ASTROMÉTRIE.
 
 
C'est la mesure du mouvement de l'étoile considérée sur le fond du ciel dû à la planète extra solaire.
 
Inutile de dire que ce mouvement est extrêmement faible et indécelable avec nos instruments actuels.
 
Comme on peut s'en rendre compte sur le diagramme ci contre.
 
Il correspond au mouvement du Soleil dû à Jupiter et vu de 100 parsec.
Les échelles sont en micro arc secondes!!!
Indétectable actuellement.
 
 
 
 
PAR CHRONOMÉTRAGE.
 
Valable uniquement pour les étoiles pulsantes, c'est d'ailleurs historiquement la première découverte d'une exoplanète autour d'un pulsar.
 
 
 
PAR UTILISATION DES VITESSES RADIALES (VR).
 
Méthode la plus usitée actuellement.
 
 
 
On mesure par effet Doppler la vitesse des étoiles (ou plutôt les variations de vitesse dues à la planète).
 
Mais on se rend compte des difficultés liées à cette méthode avec cette comparaison :
 
Jupiter induit une variation de vitesse de notre Soleil de 12,5m/s sur une période de près de 12 ans.
 
La Terre elle induit une perturbation de la vitesse du Soleil de………….0,1m/s  pas mesurable actuellement!
 
 
 
 
 
 
La méthode des vitesses radiales (déjà expliquée dans d'autres conférences) fait appel au domaine de prédilection de notre orateur :
la spectrométrie, une technologie de pointe.
 
 
 
Les grands observatoires modernes sont équipés de spectromètres performants comme le spectro HARPS (High Accuracy Radial velocity Planetary Search project) de l'ESO à La Silla au Chili monté sur le 3,60m.
 
Sa précision est de 1m/s sur la VR.
 
Voici un exemple de spectre obtenu par Harps sur un CCD de 4000 par 4000 pixel.
En horizontal le spectre stellaire est divisé en 70 bandes adjacentes de 380 à 690nm.
 
Les raies d'absorption sont vues comme des lignes verticales noires.
 
 
 
 
 
 
Une vue beaucoup plus détaillée du spectre apparaît sur la vue suivante.
 
 
 
 
 
LES DÉCOUVERTES D'EXOPLANÈTES.
 
 
La première exoplanète moderne a été découverte par M Mayor et D Queloz de l'Observatoire de Genève à l'OHP en 1995, nous en avons déjà parlé, et à ce jour (début 2008) plus de 270 exoplanètes ont été découvertes.
La plupart par la méthode des vitesses radiales comme on le remarque sur le graphique de gauche suivant.
 
Il y a aussi beaucoup de systèmes multiples (25).
 
 
Les exoplanètes découvertes : en vert par la méthode des VR; en bleu foncé transit; en rouge par microlentille, en jaune (peu visible sur la photo) imagerie directe et en bleu pale les pulsars.
 
Échelle verticale en Masse de Jupiter, échelle horizontale en UA (distance terre-soleil).
 
Lignes pointillées verticales repérant les périodes de 50 jours et 5 ans.
 
 
 
 
 
Qu'en déduit-on?
 
·        Il y a une très grande diversité des paramètres orbitaux.
·        Il y a moins de planètes massives à courte période.
·        Il y a moins de planètes entre 10 et 100 jours de période.
·        Il y a moins de planètes moins massives que Jupiter. (on ne les a peut être pas trouvées?).
·        Accumulation de planètes à courte période.
·        Le nombre de planètes croit avec la période pour les grandes périodes.
 
 
C'est très embêtant car cela ne correspond pas à notre modèle actuel de formation des planètes. En effet on constate un très grand nombre d'énormes planètes (les fameuses Jupiter chaudes) très près de leurs étoiles, ce qui est contraire à ce qu'on pensait; c'est à dire que les planètes géantes se formaient dans le fin fond des systèmes stellaires.
 
Il faut donc réviser et corriger notre modèle de formation des planètes.
 
On pense maintenant qu'il y a eu migration des planètes géantes vers leurs étoiles due aux interactions avec le disque proto planétaire.
Mais alors pourquoi cela ne s'est il pas passé dans notre système solaire? Mystère, une explication possible : le système double Soleil Jupiter aurait changé la donne?
 
 
Les planètes découvertes par la méthode du transit sont une mine pour les exoplanétologues car elles permettent d'accéder à la masse et au rayon (quand on a confirmé la présence par VR), donc à la densité des corps.
 
 
 
 
 
Répartition des masses des 30 exoplanètes à transit.
 
Échelle verticale en rayon de Jupiter.
 
Échelle horizontale en masses de Jupiter.
 
Le paramètre des courbes en pointillées est la densité calculée.
 
 
 
 
 
 
 
 
La planète HD 189733-b a été découverte par cette méthode par l'OHP, puis la première "Neptune" GJ 436-b mais circulant encore très près de son étoile.
 
 
Cette méthode permet aussi d'accéder à l'atmosphère de la planète (spectre et transit secondaire quand la planète passe derrière son étoile).
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
On voit sur ce graphique la masse des planètes découvertes en fonction de l'année de la découverte, on s'améliore de plus en plus.
 
 
Les progrès vont venir de Corot avec son télescope spatial de 27cm qui observe en continu pendant 150 jours 12.000 étoiles, son photomètre est extrêmement précis.
On en est déjà à deux planètes confirmées.
 
On espère qu'il pourra détecter des planètes de 2 masses terrestres.
 
 
 
 
À LA RECHERCHE DES SUPER TERRES.
 
 
 
C'est l'objet actuel des recherches à partir du sol, des planètes extra solaires de masses intermédiaires , plus grandes que la Terre et plus petites que Jupiter, des Neptune en sorte.
 
C'est le cas notamment du Trident de Neptune dont F Bouchy a participé à la découverte.
 
 
Étape suivante : trouver des planètes dans la zone habitable (qui ne veut pas dire habitée!) de leurs étoiles, et si possible de type terrestres.
 
 
 
 
 
 
 
 
Ce sera possible avec Darwin et TPF.
 
Bref, François Bouchy peut avoir le sourire, il reste encore beaucoup à faire dans son domaine et nous lui souhaitons un grand succès et qu'il vienne nous raconter ses prochaines aventures dans quelques temps à l'IAP.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN :
 
 
interférences et spectrométrie par l'Observatoire de Paris.
 
Exoplanètes par Fabienne Casoli, est directeur de recherche au Laboratoire Univers Froid (LUF) de l'Observatoire de Paris (Meulon).. C'est un Power Point.
 
Les exoplanètes par l'ESO, documentation générale.
 
La prospective concernant les exoplanètes. Document pdf.
 
Article sur Gliese 581 par nos amis de Futura Sciences.
 
Le programme de recherche des planètes extra solaires de l'Observatoire de Genève (en anglais).
 
Planet Quest le site de la NASA pour la recherche des autres Terres (anglais), très clair comme d'habitude.
 
Des planètes géantes et les disques proto planétaires par Marcy et Butler de Berkeley (anglais).
 
La formation de planètes à partir de disques proto planétaires (anglais).
 
Les systèmes planétaires et leur formation par P Artymowicz. (anglais)
 
Trois nouvelles planètes extra solaires ont une masse comparable à celle de Neptune (anglais).
 
Un article pdf de 5 pages en anglais sur les performances du système HARPS.
 
Une présentation Power Point sur Harps en français par l'Observatoire de Genève.
 
 
SUR LE SITE DE PLANETASTRONOMY.COM /
 
Toutes les nouvelles découvertes et conférences précédentes :
 
http://www.planetastronomy.com/dossiers-astro/astrophysique-dossier.htm#EXOPLANETES
 
 
 
 
Bon ciel à tous
 
 
Jean Pierre Martin 
www.planetastronomy.com