planètes d’ailleurs la diversité des autres mondes Claire Moutou 15 mai 2012

une étoile calme, simple des planètes autour du soleil 4 planètes telluriques 4 planètes géantes une étoile calme, simple

des planètes autour des autres soleils? 3

fréquence des planètes? 4 fréquence des planètes?

des planètes autour de tous types d’étoiles? 5

Vie et évolution des étoiles Soleil: H → He Soleil: He → C, O Etoiles massives: tous les atomes plus lourds! jusqu’au Fer, dans le coeur des étoiles massives au delà, lors de l’explosion des Supernovae 6

variété des systèmes?

planètes habitables? 9

la formation les exoplanètes connues en 2012 la «zone habitable» les méthodes d’observation quelques exemples les prochaines étapes la recherche d’autres vies

présence d’un disque de poussière et de gaz autour d’étoiles en formation 11

➙ ➙ Éléments volatiles évaporés Présence de glace d’eau Poussières, silicates Planètes peu massives Présence de glace d’eau Accrétion de gaz sur cœur solide Planètes géantes ➙ ➙ 12

les découvertes s’accélèrent! un theme de recherche en plein essor! 2009 pas finie.... et la recherche s’oriente vers des planetes plus difficiles, petites, qui sont + couteuses en temps de telescope 13

période de l’orbite (jours) masse de la planète (Jupiter) mai 2012 800 exoplanètes période de l’orbite (jours)

il y a surtout des planètes de petite masse

la plupart des planètes ont une orbite qui s’éloigne du cercle

période de l’orbite (jours) masse planète (masse Terre) 10000 1000 100 des planètes géantes très proches de l’étoile!! 10 1 1.0 10 100 1000 10000 période de l’orbite (jours)

les « jupiters chauds » 51 Peg b découverte en 1995 (OHP) Période 4.23 jours Distance 0.05 UA Teff~1300K Masse projetée ~ Jupiter 18 les « jupiters chauds »

période de l’orbite (jours) la zone habitable 700 exoplanètes masse planète (masse Terre) 10000 1000 100 10 1 1.0 10 100 1000 10000 période de l’orbite (jours)

une Zone Habitable autour de chaque étoile? océan vaporisé océan gelé une Zone Habitable autour de chaque étoile? là où l’eau est liquide pendant des milliards d’années... Terre: -18°C sans atmosphère +15°C avec atmosphère

étoile plus chaude: plus loin étoile plus froide: plus près

+10°C à +1270°C ! -146°C à -2°C !

exercice: s’imaginer sur une planete où les saisons sont tres accentuées (pls 100°), et le mouvement autour du soleil à vitesse irreguliere; les systemes vivants se mettent en veille pendant une hibernation / l’atmosphere ou la surface recoivent un flash d’énergie de 3-4 jours. la taille apparente; le diametre apparent du soleil varie au cours de l’année (>x10)

méthodes: comparatif Imagerie directe Vitesses radiales Transits planète Massive et éloignée Massive et proche Grande et proche mesures Luminosité, orbite Masse, période Rayon, orbite < 2012 23 530 170 3 methodes principales -chronom astrometrie et microl non abordées ici comparatif et ordres de grandeur pour jupiter/soleil, parametres mesurés, nb de planetes trouvées 1milliard de fois + brillant 1000 fois + massif 100 fois + étendu imagerie directe vitesses radiales transits (luminosité) (masse) (rayon)

HR 8799 d Keck/NIRC2+Gemini/NIRI recemment: 3 “planetes” d’un coup, tres geantes, d HR 8799 Keck/NIRC2+Gemini/NIRI

imagerie directe: des planètes massives, éloignées 12 millions d’années seulement 8 AU 8 Mjup Contraste=1000 Separation=0.4’’ VLT NACO 26

100 fois + étendu transits proba = R* /a Texte

effet doppler 1000 fois + massif

~ 250 planètes à transit + rayon de la planète inclinaison du système période précise masse réelle de la planète excentricité de l’orbite + > >

masse+rayon ➙ densité, noyau/atmosphère «super-terres» densité 1.2 g/cm3 0.6 1.6 5.5 zoom sur les planetes en transit mesures independantes de la masse et du rayon: densité moyenne; gaz geante de glace ou roche c’est bcp + que de n’avoir que la mesure des param orbitaux seuls + masse projetee «super-terres»

1.6 RT / 5 MT => densité terrestre période = 20h CoRoT 7b 1.6 RT / 5 MT => densité terrestre période = 20h artistes T (jour) =2500K et T (nuit) = 60K un océan de lave de 45 km?

Kepler-11 Mars 2011 un système à ... 6 planètes en transit! beaucoup plus aplati et compact que le système solaire! Kepler-11 32

système Kepler-20

Kepler-16 38 jours 230 jours

Planètes telluriques dans la zone habitable de leur étoile... 2011: HD 85512 bplanète > 3.6 Mterre Période = 58 jours Tequilibre = ~ 25°C

décembre 2011

sonder l’atmosphère pendant le transit primaire Knutson et al., 2007 (ApJ)

763 planètes connues, 94 systèmes multiples Mai 2012 763 planètes connues, 94 systèmes multiples 5-80%? des étoiles ont des planètes caractéristiques très variées Aucune planète équivalente à la Terre n’a été découverte encore... mais on s’en approche! premier bilan % questions des astronomes 38

prochaines étapes planètes telluriques P>30j comprendre les étoiles... vue globale des systèmes composition atmosphérique 39

à long terme: rechercher les biosignatures

mais qu’est ce que c’est que la vie? poser la question 41

mais qu’est ce que c’est que la vie? un système chimique auto-entretenu qui évolue (erreurs de réplication) La vie est un phénomène caractérisant l'état dynamique ou latent d'unités complexes auto-organisées et homéostatiques de la matière (organismes vivants), possédant éventuellement une capacité de duplication et d'évolution. 42

exobiologie astronomie: chercher où la vie peut apparaître, zone habitable, étoiles, planètes et lunes géologie: continents/océans, évolution, tectonique, volcanisme: rôle pour la vie? chimie: mélanger des molécules simples et complexifier biologie: revenir à une forme de vie «minimale», du vivant actuel à la cellule simple 43

la Terre: conditions particulières? unique étoile distance au Soleil masse suffisante (atmosphère) tectonique des plaques présence de Jupiter présence de la Lune ?

la vie sur les satellites? SysSol: 4 planètes telluriques, >7 satellites de grande taille orbites stables (marées) planète géante dans la ZH (déjà ~100 connues)

Notre galaxie 100 milliards d’étoiles le soleil dans la galaxie, la legitimité de recherche de planetes hors ss, habitables, habitées quete pas à pas SOLEIL Notre galaxie 100 milliards d’étoiles 1% comparables au soleil 1 milliard 5% avec planètes 50 millions 6% dans la zone habitable 3 millions 2% telluriques? 60 000 ??? % développement de vie 1 – 60 000

quelques notions à retenir... des planètes sont fréquentes autour des étoiles, surtout les petites planètes on les caractérise par leurs masses, rayons, densités, orbites, (composition, satellites) il existe des planètes très différentes de celles du système solaire premier critère d’habitabilité: eau liquide les étoiles, planètes, atmosphères, ... sont tous faits des mêmes atomes, créés dans les étoiles 47

et des questions ouvertes... quelle est la fréquence des planètes comme la Terre? les compositions des planètes sont elles très variées? quelle est l’origine des planètes excentriques? combien de planètes sont elles habitables? est il fréquent que la vie apparaisse sur ces planètes? est il fréquent qu’elle puisse se développer et évoluer pendant des milliards d’années?