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Mise à jour le 18 Janvier 2010
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SYMPOSIUM SUR LA CONTRIBUTION DE
LA RECHERCHE SPATIALE À L'ASTRONOMIE
Organisé par le COSPAR (Committee on Space Research)
Conférence de Stéphane UDRY
de l'Observatoire de Genève.
 
Les exoplanètes.
Le 14 Janvier 2010 à l’UNESCO.
 
Remarque : Cette conférence fait partie d’un ensemble de conférences données à l’occasion de ce séminaire, dont on peut consulter le compte rendu sur ce site.
Photos : JPM. pour l'ambiance. Voir les crédits des autres photos éventuelles.
NOTA : ceux qui seraient intéressés par certaines photos en plus haute définition que celles qui suivent n'ont qu'à me contacter, je les envoie par e-mail.
 
 
 
 
Stéphane Udry est astrophysicien à l'Observatoire de Genève, il s'est spécialisé dans les exoplanètes et a participé avec Michel Mayor à la découverte d'une centaine de ces planètes lointaines.
 
 
La recherche de planètes extrasolaires est une science jeune, puisque la première a été découverte par M Mayor et son équipe seulement en 1995 à l'OHP.
 
Mais pourquoi recherche-t-on ces exoplanètes? La curiosité humaine et scientifique sont les principales motivations. Même les Grecs se posaient ces questions sur la pluralité des mondes, Giordano Bruno aussi plus tard et cela ne lui a pas porté chance.
 
On découvre des planètes de plus en plus petites, on a commencé avec des Jupiter, puis des Neptune et maintenant on cherche des… Terre!
 
 
 
 
C'est un domaine intéressant car il nous permet d'essayer de comprendre la formation des systèmes stellaires et donc aussi de notre système solaire.
 
 
Tout se passe d'abord au niveau d'un disque de poussières et de gaz, ces disques sont de vraies nurseries de planètes.
Hubble permet même de les voir en formation comme dans cette région de la nébuleuse de la Carène (Êta Carina) comme on le voit ici à gauche ou dans la nébuleuse d'Orion.
 
C'est l'IR qui nous permet de percer la nébulosité des disques, en effet pour ces longueurs d'onde, la poussière est transparente.
 
 
En moins de 10 millions d'années, les disques de formation disparaissent des étoiles.
 
 
 
 
 
LA FORMATION DES PLANÈTES.
 
 
 
Dans la zone du disque toute proche de l'étoile, il y a évaporation des liquides et gaz (8000°C) qui ne peuvent se condenser, plus loin (vers 0°C) on assiste à la naissance de planètes solides contenant gaz et liquides, alors que beaucoup plus loin la température est si faible (-250°C typique) que se forme de la glace qui va servir de graine pour attirer par gravité le gaz environnant (H) et ainsi générer des planètes géantes gazeuses.
 
C'est du moins la vison que l'on avait récemment, mais il semble que cela soit un peu plus compliqué, puisque les planètes que l'on trouve sont en grande partie géantes et près de leur étoile.
 
 
 
SUR LA DÉTECTION D'EXOPLANÈTES.
 
Les fidèles lecteurs de ce site connaissent presque tout sur ce sujet que nous avons souvent traité.
 
Il y a principalement deux méthodes :
·        Méthode indirecte ou mesure des vitesses radiales, on détecte le faible mouvement d'une étoile qu'une (ou plusieurs) planète orbite; car l'ensemble tourne autour de leur centre de gravité commun
·        Méthode du transit : le passage d'une planète devant le disque d'une étoile lointaine, affaiblit très faiblement la lumière émise par celle-ci, on détecte cette variation pour en déduire l'existence d'une planète.
 
Ces deux méthodes ont leur limite.
Les vitesses radiales à mesurer sont extrêmement faibles, par exemple la présence de Jupiter autour du Soleil induit une vitesse radiale du mouvement du Soleil de 12m/s, notre Terre par contre, elle induit une variation de….9cm/s. on se rend compte de la précision de mesure nécessaire.
 
 
 
 
 
La méthode des transits, elle, impose que planète et étoile soient dans la ligne de vue de la Terre et donc presque alignées avec elle, ce qui n'est pas le cas de tous les systèmes stellaires.
 
 
 
 
 
 
Pour comprendre la difficulté à détecter par transit une planète de la taille de la Terre, S Udry a représenté sur ce dessin du transit d'une Jupiter chaude du système stellaire de HD 209458, ce que donnerait le transit de Jupiter , de Neptune et de la Terre à la même échelle.
 
Celui de la Terre est dans le bruit de fond.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
L'idéal est de combiner les deux types de mesure, ceci nous permet d'atteindre d'autres paramètres de la planète (masse, albédo, ..) et de son étoile.
 
 
Néanmoins malgré les difficultés techniques, depuis 1995, on a découvert plus de 400 exoplanètes.
 
Et il semble qu'il y ait de plus en plus de planètes de petite masse. En effet les nouveaux instruments comme HARPS (spectrographe super puissant) installé au Chili nous permettent d'atteindre de bonnes précisions.
Sa précision : 0,3m/s!
Bon, on est encore un peu loin des 9cm/s pour détecter une Terre, mais on s'en approche.
 
En tous cas c'est avec cet instrument que l'on a découvert Gliese 581, dont nous avons déjà parlé dans ces colonnes.
Compléments sur Gl 581. Une des planètes serait rocheuse, nous le disions à l'époque.
 
 
 
De même le système de 4 planètes HD 160691.
 
Les instruments sont tellement précis que l'on distingue les oscillations des différentes planètes (voir figure de gauche).
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La photométrie des exoplanètes.
 
 
Lors du transit, on peut aussi avoir une autre information correspondant au passage de la planète DERRIÈRE l'étoile; c'est l'occultation; on peut ainsi analyser l'atmosphère éventuelle de la planète ainsi que sa réflexion thermique.
 
 
 
C'est ainsi que pour HD 189733b on a découvert dans l'atmosphère de l'eau et du méthane.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Quand on trace la répartition du rayon et de la masse des planètes découvertes, on peut se poser la question, si certaines ne sont pas trop grandes???
 
Elles semblent avoir une masse trop importante au regard de leurs rayons. Elles ne sont pas loin des naines brunes..
 
Pourquoi?
 
Sur ce diagramme avec en horizontal la masse des planètes (en log) et en vertical le rayon en dizaine de milliers de km, on a repéré avec un disque brun les planètes géantes du style Jupiter, avec un disque vert des Neptune et avec un disque bleu, des planètes du type terrestre.
 
 
 
 
 
Pour terminer notre orateur évoque la dernière découverte de Corot, la planète Corot-7b qui est du type planète rocheuse.
 
 
LES PROGRAMMES FUTURS.
 
 
En plus de Corot toujours en service, la NASA vient de lancer Kepler avec un très grand champ de vision.
 
Comme mission dans les cartons il y a Plato (PLAnetary Transits and Oscillations of stars), mission européenne, qui aura un champ encore plus grand.
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN.
 
 
La formation des planètes terrestres par S Charnoz.
 
La migration emballée des proto-planètes par l'IRFU.
 
Disques Proto-planétaires & Planétaires par JC Augereau, présentation pdf.
 
Dossier exoplanètes sur votre site préféré.
 
The Geneva Extrasolar Planet Search Programmes
 
A Decade of Radial-Velocity Discoveries in the Exoplanet Domain, article de S Udry et collègues.
 
Search for very low mass planets, présentation ppt de M Mayor.
 
 
Bon ciel à tous!
 
 
Jean Pierre Martin  membre de la Commission de Cosmologie de la SAF.
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