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Je me décide à ouvrir un sujet sur l’exoplanètologie car je ne doute pas que les actualités concernant ce domaine vont revenir de manière récurrente sur JOL durant les prochaines années. Autant avoir un sujet qui permet de répondre aux questions des joliens ou de centraliser les informations.
Je pense qu’il important de définir et d’expliquer certains concept afin de mieux comprendre ce qu’est une exoplanète. I) Définition d’une planète A l’échelle de l’histoire de l’astronomie dont les prémisses ont commencé dans l’antiquité l’exoplanètologie est une discipline récente, apparu il y’a environ 20 ans, quand les progrès de la technologie ont permis de découvrir des objets aussi petit à des distances aussi lointaine. Paradoxalement l’une des conséquences à été que la communauté scientifique a eu besoin de redéfinir la notion de planète car nous avons découvert des types de planètes que nous ne connaissions pas dans le système solaire. La 1ere étape de ce besoin a été franchi en 2006 lorsque l’UAI (l'Union Astronomique Internationale) a adopté la définition d’une planète dans le système solaire. La définition dit ceci : 1) est en orbite autour du Soleil. 2) a une masse suffisante pour parvenir à un équilibre hydrostatique (une forme presque ronde) 3) a nettoyé le voisinage de son orbite. En conséquence Pluton a été exclu du rang de « planète » pour passer en « planète naine » car elle n’a pas fait le ménage de son orbite. Je rappelle que cette définition concerne uniquement les planètes du système solaire. Alors logiquement les exoplanètes suivent plus ou moins les mêmes points avec ceci en plus : L’astre doit avoir une masse inférieure à environ 13 masses joviennes (au-delà de cette masse la fusion du deutérium pourrait débuter et on parlerait alors de naine brune). Ceci est la théorie. En pratique certains astres ont été classés dans les exoplanètes alors qu’ils possèdent une masse de 25 fois Jupiter car ne possédant pas les particularités d’une naine brune La volonté de vouloir de définir le mot "planète" se complique encore quand on sait qu’il faudrait prendre en compte la méthode de formation de l’astre. L’astronomie récente nous à montrer qu’une planète pouvait évoluer durant son histoire et changer de « statut » (voir plus bas le paragraphe consacré aux types d’exoplanètes). Comme vous pouvez le voir le projet de définir ce qu’est une planète et/ou exoplanète est devenu un vaste chantier qui commence à peine… Nomenclature La nomenclature consiste à comment nommer (donner un nom) aux choses de manière rationnel et rigoureuse. Concernant l’exoplanètologie on peut résumer de la manière suivante : c’est le bordel Il existe une norme internationale pour nommer les étoiles multiples (Washington Multiplicity Catalog (WMC)) qui fonctionne selon la brillances des étoiles. Ainsi l’étoile la plus brillante est A, l’étoile suivant est B etc. Les sous-composants attaché à une étoile prennent une lettre minuscule (exemple Aa). La dérivée de cette norme pour les exoplanètes est que la 1ere planète d’un système (la plus proche de son étoile) prend la lettre b (le a étant réservé à l’étoile). La théorie est sympa. En pratique ce n’est pas aussi simple pour plusieurs raisons : - Les exoplanètes ne sont pas découvertes en même temps, c’est pour cela que dans un même système stellaire les lettres des planètes ne suivent pas l’ordre alphabétique. Je vous présente le système 55 Cancri et je vous laisse examiner les lettres associées aux planètes : - Les planètes circumbinaire (qui tourne autour d’un système binaire) posent quelques problèmes. Ce sont des planètes qui ne sont pas en orbite autour d’une étoile, mais de deux étoiles. Des astronomes ont émis l’idée d’utilisée des parenthèses pour la nomenclature. Un exemple avec la planète Kepler 16 b, surnommé Tatooine. (l’orbite rouge autour des deux étoiles) - De la même façon les astronomes devront trouver une solution pour nommer les planètes en orbites autour de systèmes complexe d’étoiles telle que la planète PH1 (du nom du programme Planet Hunter) qui tourne autour d’un système quadruple (double double). Pour l’instant cette planète porte le nom du programme de détection le temps que l’UAI prenne sa décision. Le second couple d’étoiles de ce système quadruple est visible en haut à gauche (ce sont les deux étoiles un peu plus grosse). La science-fiction nous à habitué à avoir des noms de planètes avec des noms propres mais si les dernières estimations sont exactes, à savoir plusieurs centaines de milliards de planètes dans notre galaxie il sera impossible de toutes les nommées « proprement ». De la même manière certains univers de romans ou de jeux vidéos ont données des systèmes bien classé (etoile – planete a – planete b – planete c – lune c1 – lune c2 etc). Malheureusement ce système est valable uniquement quand tout les composants d’un système ont été découverts, ce qui est très loin d’être notre cas. Une petite image de Elite 2 pour l’occasion : Les exolunes : Et oui... il faut anticiper et savoir comment nous allons appeler les lunes que nous découvrirons en orbites autour des exoplanètes. Il semble probable que la nomenclature se fera sous la forme de chiffres romains. Si je peux me permettre un avis personnel : quelque chose me dit qu’à l’instar du mot « firewall » l’auto-prédiction jouera un grand rôle dans cette histoire… Méthode de détections Comme ce sujet à pour objectif de suivre l’actualité des découvertes en exoplanètologie il est important de comprendre comment ce font les découvertes. Il faut distinguer les notions de détection et d’observation. La plupart des exoplanètes ont été découvertes de manière indirecte, sans que l’on puisse les observées directement à cause de la lumière de leur étoile. Même si on ne peut pas les voir la détection indirecte permet de recueillir de nombreuses informations et c’est encore mieux si on peut croiser les informations de deux méthodes de détection. La vitesse radiale Il s’agit de la méthode ayant permis le plus grand nombre de découverte à ce jour. Un corps aussi petit qu’une planète exerce une force de gravitation, aussi minime soit elle, sur son étoile. L’étoile va donc osciller autour du centre de masse (ou barycentre). Cette méthode de détection fonctionne bien pour les planètes massives proche d’une étoile, c’est pour cela que les premières planètes découvertes furent des « Jupiter chauds ». Il faudra attendre encore quelques années pour avoir la précision nécessaire pour découvrir des planètes similaire à la Terre. De plus cette méthode est sensible à l'inclinaison de l'orbite par rapport à l'utilisateur et ne permet de calculer que la masse minimale d'une planète. Programme utilisant la mesure des vitesses radiales : HARPS Le transit Le transit consiste à surveiller la lumière émise par l’étoile. Si il y’a des changements de luminosité périodique alors on peut supposer qu’il y’a une planète qui passe devant l’étoile et nous cache une partie de la lumière (il y’a aussi le cas des étoiles variables mais c’est encore autre chose). Cette méthode à permis la détection de corps assez petit. Par contre cela nécessite que l’orbite de la planète soit alignée avec la Terre. Il existe aussi la méthode du transit secondaire à savoir quand la planète est derrière l’étoile nous pouvons capter de la lumière provenant de son hémisphère éclairée. L’informatique permet de soustraire la lumière de l’étoile afin de récupérer des informations. La méthode par transit permet, avec des instruments précis, de récupérer des informations sur l’atmosphère d’une planète. Programme utilisant la mesure des vitesses radiales : Kepler, Corot Astrométrie L’astrométrie consiste à surveiller le déplacement d’une étoile sur la voute céleste, si elle est accompagnés d’une ou de plusieurs planètes sont déplacement sera perturbée. Bien que l’astrométrie est l’une des première discipline astronomique de l’histoire cette méthode n’a pas donne beaucoup de résultat concernant l’exoplanetologie. La raison est la nécessité d’avoir une très grande précision pour faire les mesures. Il y’a eu VB10b qui aurai été découverte par cette méthode mais on ne retrouve pas trace de cette planète via d’autres méthode de détection, elle est donc non confirmée. Microlentille gravitationnelle La détection par effet de microlentille gravitationnelle nécessite qu’un objet stellaire (une étoile, une planète) passe devant une étoile situé loin derrière. La lumière de l’étoile distante va être amplifié comme dans une lentille et selon la courbe de luminosité on pourra déduire certaines choses de l’astre qui est passé devant. Cette méthode est utilisée pour la détection de planètes errantes, sans attache gravitationnelle à une étoile. Imagerie directe Le développement technologique permet maintenant de “voir” des exoplanètes sous certaines conditions. Cependant il s’agit surtout de prise de vue en infrarouge ou en onde radio et plus rarement dans le spectre de la lumière visible à nos yeux. Type d’exoplanètes Pendant plusieurs siècles les astronomes avait comme seule référence les planètes de notre système solaire. A savoir de petites planètes telluriques (Mercure, Venus, Terre et Mars) ou les géantes gazeuses (Jupiter, Saturne etc). Depuis l’avènement de l’exoplanètologie la gamme de planète s’est beaucoup étendue et à surpris tout le monde, y compris les auteurs de science-fiction. Nous pourrons voir que dans certains cas la définition de « planète » n’est pas évidente. Les planètes telluriques Les planètes telluriques sont composées en majorité de roche (silicate) et de métaux. Selon la proportion de l’un et de l’autre on parlera de planètes silicate (la Terre) ou planète métallique (Mercure). Avec l’exoplanètelogie nous avons peut être découvert l’existence d’autres formes de planète tellurique : - Planète carboné (possiblement Cancri 55 e ) : Elles seraient composé de carbure métallique et de carbone libre sous forme de graphite. Une hypothèse, particulièrement reprit par la presse, indique que selon la masse et le diamètre de la planète une couche de diamant est possible. A l'heure actuel nous avons aucune preuve permettant de certifier cette hypothèse. En présence d’eau rien ne s’oppose à l’apparition de la vie sous la forme que nous lui connaissons. - Planète océan (GJ 1214 b) : Entièrement recouverte d’une couche d’eau d’une épaisseur de plusieurs centaines de kilomètres. On reviendra plus bas sur le cas de GJ 1214 b car elle est plus extrême qu’une planète water-world. - Super-terre (Gliese 581 d) : le terme est assez impropre car il n’indique rien d’autre que la taille. Il s’agit de planète tellurique sensiblement plus grosse que notre planète. A l’heure actuelle on ignore la taille et la masse maximale d’une planète tellurique. Les planètes gazeuses Les planètes gazeuses sont des corps principalement composé de gaz avec un petit noyau solide. Dans le système solaire elles sont loin de notre soleil, mais il apparaît que ce n’est pas forcément le cas ailleurs. - Pégaside (jupiter chaud) : Il s’agit de géante gazeuse tres proche de l’étoile, à moins de 0.5 UA. - Puffy planet (planete enflée) : il s’agit de géante gazeuse tellement proche du soleil que l’atmosphère surchauffé voie son volume augmenté. Les planètes exotiques - Les planètes chthonienne : Prenez une planète gazeuse trop proche de son étoile : en quelques millions d’années sont atmosphère gazeuse est soufflée. Il ne reste plus que le cœur rocheux de l’astre. Autant dire que la composition d’un cœur surchauffé de géante gazeuse est plus ou moins inconnue. - La (les ?) planètes en diamants : Dans le cas des planètes en diamant on peut penser aux planètes carbonées décrites plus haut mais un autre cas peut se présenter : Prenez deux étoiles en orbite proche l’une de l’autre. Les deux étoiles meurent en laissant derrière elles deux résidus : une naine blanche et un pulsar. Si les deux cadavres sont assez proches le pulsar va absorber la couche supérieure de la naine blanche jusqu'à ce que la masse de cette dernière atteigne des valeurs planétaires. Nous voila avec une « planète » anciennement étoile probablement composé de matière dégénérée. Cette "planète" se nomme PSR J1719-1438 b. - Les planètes possédant des caractéristiques physiques extrêmes : Sur Terre nous connaissons les états de la matière suivant : solide, liquide et gazeux. Mais sous des conditions extrêmes d’autres états peuvent exister. Ainsi GJ 1214 b est certes une planète océan mais surchauffé et sous forte pression. Il est probable que son océan planétaire soit un océan « supercritique » à savoir ni liquide ni gazeux mais entre les deux. Les « records » à l’heure actuelle - Planète la plus petite : Kepler 37b (diamètre 3900km) - Planète en train de disparaître par absorption : Wasp 12 b. Elle est si proche de son étoile qu’elle à probablement une forme ovale et que sa matiere est absorbé par son étoile, dans 10 millions d’années elle aura disparu. - Planète dont l’atmosphère est soufflé par l’étoile : HD 209458 b. Il s’agit d’une géante gazeuse proche de son étoile : elle n’est pas assez proche pour que son atmosphère soit attiré par la gravité, mais suffisamment pour que le vent stellaire souffle l’atmosphère. Dans quelques millions d’année ce sera une planète chthonienne. Planète la moins dense : HAT-P – 1b. Avec 25% de densité de l’eau elle est aussi dense que le liège. Planète la plus chaude : Kepler 10b. Avec 2500 °C en surface, elle est composé de métaux en fusion et probablement d’une atmosphère de silicate. L’avenir De futurs instruments astronomiques sont prometteurs dans la chasse aux exoplanètes. - Le télescope James Webb : il s’agit du successeur de Hubble mais spécialisé dans l’observation infrarouge. Il sera beaucoup plus puissant que son prédécesseur. Il devrait être lancé par une Ariane 5 en 2018. - E-ELT (Europen - Extremely Large Telescope) : Comme son nom l’indique il s’agit d’un télescope équipé d’un miroir segmenté d’un diamètre de 39m (le record actuel est un peu plus de 10m). En théorie ce télescope pourra voir des planètes comparables à la Terre à des distances de plusieurs d’années lumières. Il pourra également analyser l’atmosphère des exoplanètes. Date de mise en service : 2021-2022 - ALMA (Atacama Large Millimeter Array) : il s’agit d’un télescope qui étude les ondes radios (des émissions à basse énergie) qui permettant d'étudier les gaz et les poussières. Bien que l’observatoire ne soit pas terminé (33 antennes sur les 66 de prévu) il à permis de faire des observations intéressantes sur la naissances des exoplanètes avec cette image : Les planètes ne sont pas encore visible car elle sont en train de naitre mais on peut distinguer les écoulements de matieres nécessaire à leurs créations. ALMA sera terminé en 2013 ou 2014. Source Wikipedia Ciel et Espace Futura Science Mesure radiale : http://astro.u-strasbg.fr/goutelas/g...p02-bouchy.pdf Planète de carbone : http://arxiv.org/abs/astro-ph/0504214 Dernière modification par Ghainor/Rodrek ; 26/02/2013 à 17h41. Motif: Relecture |
25/02/2013, 19h22 |
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