Effet Doppler - Fizeau Fizeau Doppler

L’effet Doppler

L’effet Doppler sur les spectres des étoiles

La méthode des vitesses radiales

Découverte de la première planète extra-solaire en Novembre 1995 autour de l’étoile 51 Peg

Télescope de 1,93m de l’Observatoire de Haute Provence

51 Peg b SpectrographeElodie Précision de l’ordre de 30 km/h Michel Mayor et Didier Queloz

Variations périodiques des Vitesses Radiales de 51 Peg

Le spectre de 51 Peg

Une étonnante planète…. Une très grande surprise lors de la découverte de la première planète extra-solaire 51 Peg b fut sa période, de 4.2 jours.

Une étonnante planète…. 3ème loi de Képler : « Le carré de la période de révolution d’une planète est proportionnel au cube du demi grand-axe de son orbite. » Ce qui signifie que, si l’on connaît la période d’une planète, on peut connaître sa distance à l’étoile. Or, une période de 4,2 jours implique une distance à l’étoile de : 0,052 Unité Astronomique, soit une distance environ 20 fois plus petite que la distance Terre-Soleil

Képler

Une étonnante planète…. La masse de la planète 51 Peg b est égale à 0.468 MJupiter. Ce qui signifie qu’il s’agit d’une planète géante. Or, les scénarios de formation que nous connaissions impliquaient que les planètes géantes ne peuvent se former que très loin de leur étoile. C’est une des plus grosses surprises que nous a apportées la découverte de 51 Peg b.

Evolution des découvertes depuis la première planète extra-solaire 1995 Walker et al. : programme de 21   rien 1995 Mayor et al. : programme de 142   51Peg Marcy et Butler: programme de 120   + 5 nouvelles planètes Avril 1999 : 20 planètes  And : système de 3 planètes Novembre 1999 : premier transit photométrique Septembre 2004 : première planète découverte par imagerie Mars 2005 : deux "anti-transits" observés

septembre 2008 Ensemble des catalogues : 309 planètes Dont essentiellement Exoplanètes détectées par vitesses radiales: 249 systèmes planétaires 292 Planètes 29 systèmes planétaires multiples

Et aussi : Exoplanètes détectées par transit : 52 Planètes Exoplanètes détectées par microlentille : 7 Planètes Exoplanètes détectées par imagerie : 5 Planètes Exoplanètes détectées par chronométrage : 3 systèmes planétaires 1 système planétaire multiple

Etudes actuelles Le nombre de planètes extra-solaires connues est suffisant pour nous permettre d’en dégager les propriétés générales. Certaines de ces propriétés générales sont tout-à-fait inattendues, elles posent de nombreuses questions et nous obligent parfois à revoir les connaissances acquises auparavant. Nous pouvons déjà dire que nous n’avons pas encore trouvé de système planétaire ayant les mêmes propriétés que notre système solaire.

Ce qu’on connaissait : Jusqu’en 1995, un seul exemple connu : le Système Solaire. C’est à dire une étoile « froide », avec un système planétaire composé de 4 petites planètes rocheuses proches du Soleil, et donc avec de courte périodes. 4 grosses planètes gazeuses, plus loin du Soleil et aussi : La Ceinture des Astéroïdes entre Mars et Jupiter La Ceinture de Kuiper : objets transneptuniens et les comètes……

Représentation d’un transit planétaire

Ce que nous apprennent les transits Les transits représentent un outil très puissant pour la connaissance de la planète On peut déterminer : La période orbitale de la planète et donc sa distance à l’étoile Le rayon de la planète et donc sa taille Sa masse (si on connaît la vitesse radiale) L’albedo (pouvoir réfléchissant) La trajectoire Avec l’étude spectroscopique des transits : le sens de rotation de l’étoile par rapport à la trajectoire de la planète La composition de l’atmosphère de la planète, et d’autres caractéristiques physiques.

Les premiers transits observés d’une exoplanète : HD 209458b

Un transit de la même étoile vu par Hubble

HD 209458b  Les observations spectroscopiques des transits par le télescope spatial Hubble ont permis la détection de l’atmosphère de la planète : raies du sodium, de l’hydrogène, de l’oxygène, et du carbone  L’interprétation de certaines observations donne lieu à contestation : • la planète dégaze-t-elle ? • ou est-ce un phénomène lié au vent solaire ?  La planète rayonnant plus que l’étoile dans l’infrarouge, on a pu observer l’antitransit » quand la planète passe derrière l’étoile.

Représentation d’une planète qui « dégaze »

Ou est-ce lié au vent stellaire ? Les protons du vent stellaire capturent des électrons de l’atmosphère de la planète pour former de l’hydrogène atomique qui va constituer une enveloppe

Transit HD 189733

Le transit secondaire d’HD 189733

Le satellite Corot Le CNES a lancé un satellite qui détecte et observe : les pulsations des étoiles Les transits de nouvelles planètes extrasolaires.

Le satellite CoRoT

Le lancement de CoRoT

La première exoplanète découverte par le satellite Corot : CoRoT-Exo-1b

Zones d’habitabilité

Mais nous avons vu que les planètes qui sont actuellement détectables sont presque toutes des planètes très massives, donc semblables à des Jupiters, donc gazeuses, donc inhabitables. Bien sûr, on recherche des planètes beaucoup plus semblables à notre Terre. Nous espérons que les prochains satellites permettront de telles détections. Et il faudra pouvoir « voir » les planètes, ce qui n’est pas possible actuellement. Et comment détecterons-nous la Vie sur de tels objets ????

La Terre « vue » depuis l’Observatoire Européen Austral au Chili Matin Soir