Les découvertes d’exoplanètes se font de plusieurs manières. La façon la plus évidente de trouver une exoplanète est de la voir directement à l’aide d’un télescope. Ce n’est pas aussi simple qu’il y paraît, car les planètes lointaines sont si faibles qu’elles sont généralement perdues dans l’éclat brillant de leurs étoiles hôtes. Néanmoins, cette approche a réussi dans certains cas.
La majorité des exoplanètes ont été trouvées par transit, ce qui implique de rechercher une légère atténuation de l’étoile hôte lorsque la planète passe devant elle. Cependant, cela ne peut être utilisé que si la géométrie de l’orbite de la planète nous permet de voir le transit depuis la Terre.
Lorsqu’une planète orbite autour d’une étoile, celle-ci oscille légèrement. En principe, en utilisant une technique de mesure de précision appelée astrométrie, cette oscillation peut être observée directement. C’était la première méthode de détection d’exoplanètes à être essayée, mais elle n’a réussi que dans une poignée de cas.
En pratique, il est beaucoup plus facile de détecter la petite oscillation causée par une planète en orbite en regardant la vitesse d’une étoile plutôt que sa position dans le ciel. Cela peut être fait en utilisant des techniques spectroscopiques, et la méthode de “vitesse radiale” qui en résulte a été très efficace pour détecter les exoplanètes.
La dernière méthode de découverte est appelée microlentille gravitationnelle et nécessite La théorie de la relativité d’Einstein. Cela montre comment la lumière d’un objet distant est courbée lorsqu’une étoile passe entre lui et l’observateur. Le schéma de flexion est légèrement différent s’il y a une planète en orbite autour de l’étoile.
Voici quelques-unes des nombreuses découvertes d’exoplanètes résultant de l’utilisation de ces méthodes astronomiques.
Une planète avec deux soleils : TIC 172900988 b
Le meilleur chasseur de planètes de la NASA en ce moment est TESS – le satellite d’étude des exoplanètes en transit. Cela détecte les exoplanètes en mesurant la légère gradation de leurs étoiles hôtes lorsqu’une planète traverse la ligne de visée du télescope, selon Nasa.
Cela peut être un processus lent, car les astronomes peuvent avoir besoin d’observer plusieurs transits pour obtenir une image complète de l’orbite de la planète – et il peut y avoir des mois ou des années entre les transits, selon la vitesse à laquelle la planète orbite. Mais dans le cas du TIC 172900988 b, tout le processus a été super rapide. C’est parce qu’il orbite autour de deux étoiles et que TESS l’a vu transiter par les deux. Il a également observé pas moins de trois éclipses mutuelles entre les étoiles elles-mêmes. La réunion de toutes ces informations a donné aux chercheurs tout ce dont ils avaient besoin pour calculer l’orbite en détail.
Planète naine brune : CFHTWIR-Oph 98 b
Les naines brunes sont des objets énigmatiques qui ne sont ni des étoiles ni des planètes. Avec seulement 15 à 75 fois la masse de Jupiter, ils sont incapables de soutenir les réactions de fusion qui font briller les étoiles, mais ils se trouvent dans les profondeurs de l’espace, plutôt que d’orbiter autour d’une étoile comme le font les planètes.
Naines brunes sont parfois trouvés par paires, mais ce n’est que récemment qu’un a été découvert avec ce qui semble être une planète honnête en orbite autour d’elle. La naine brune en question s’appelle CFHTWIR-Oph 98, et son compagnon planétaire – peut-être aussi petit que 4,1 masses de Jupiter – a été repéré sur des images prises par le Le télescope spatial Hubble.
Notre voisin de palier : Proxima Centauri c
Le voisin cosmique le plus proche du soleil est la naine rouge Proxima Centauri, à seulement 4,25 années-lumière. Il y a eu une vague d’excitation en 2016 lorsqu’une planète a été découverte en orbite autour de cette étoile. Ce fut une découverte particulièrement significative, car la planète (illustrée ici dans un concept d’artiste) semble être de taille similaire à la terre et est situé dans la zone habitable de l’étoile – ce qui signifie qu’il pourrait potentiellement abriter la vie.
Puis en 2020, les astronomes ont annoncé la probable découverte d’une deuxième planète dans le même système. Cependant, celui-ci, surnommé Proxima Centauri c, est moins susceptible d’être habitable, en orbite si loin qu’il reçoit très peu de chaleur de l’étoile.
Une super-Terre brûlante : HD 108236 b
L’une des découvertes les plus intéressantes faites par TESS en 2020 était une famille de quatre planètes en orbite autour d’une étoile semblable au soleil appelée HD 108236. Décrites par leurs découvreurs comme “une super-Terre et trois sous-Neptunes”, elles couvrent une gamme d’étoiles planétaires. tailles introuvables ici dans le système solaire – plus grand que la Terre mais plus petit que Neptune.
En tant que tel, l’équipe de découverte les décrit comme “un laboratoire cosmique passionnant et opportun pour tester des modèles de formation et d’évolution des planètes”. La plus profonde des quatre planètes, la super-Terre HD 108236 b, présente un intérêt particulier. Avec plus de trois fois la masse de notre propre planète, celle-ci orbite 22 fois plus près de son étoile que la Terre ne l’est du soleil. Cela lui donne une année incroyablement courte de seulement 3,8 jours – et, bien sûr, la rend trop chaude pour être habitée. La NASA estime sa température de surface à 1 500 degrés Fahrenheit (825 degrés Celsius).
L’orbite la plus bizarre : HD 106906 b
Cette énorme planète – environ 11 fois la masse de Jupiterest l’une des rares exoplanètes découvertes par imagerie directe.
Il a été initialement découvert en 2013 par l’observatoire Las Campanas au Chili, mais ce n’est qu’en 2020 que les détails de son orbite ont été élaborés à l’aide des données collectées par le télescope Hubble de la NASA. Il s’est avéré être une orbite vraiment extraordinaire – à près de 68 milliards de kilomètres de son étoile binaire hôte, soit 730 fois plus loin que la distance entre la Terre et le soleil. Cette énorme orbite donne à la planète une année incroyablement longue de l’ordre de 15 000 années terrestres.
Une planète à microlentilles semblable à la Terre : OGLE-2019-BLG-0960 b
À ce jour, environ 120 exoplanètes ont été découvertes par la technique des microlentilles gravitationnelles. Beaucoup d’entre eux portent le préfixe bizarre OGLE, car ils ont été détectés par l’expérience de lentille gravitationnelle optique. L’une des découvertes les plus récentes, OGLE-2019-BLG-0960 b, est particulièrement significative car il s’agit de la plus petite planète jamais découverte par cette méthode.
Ses découvreurs estiment qu’elle fait entre 1,4 et 3,1 fois la masse de la Terre et qu’elle orbite autour d’une étoile plus petite que la nôtre à une distance de 1,2 à 2,3 fois la distance de la Terre au soleil. Le “BLG” dans le nom de OGLE-2019-BLG-0960 b fait référence au champ d’enquête particulier dans lequel il se trouvait.
Repéré par un radiotélescope : TVLM 513b
L’astrométrie est l’une des méthodes les plus délicates utilisées pour trouver des exoplanètes, impliquant des mesures très précises de la position d’une étoile pour détecter la minuscule oscillation causée par une planète en orbite. Cela se fait normalement à l’aide de télescopes optiques, mais en 2020, la première détection astrométrique a été effectuée via la radioastronomie.
Cela a utilisé un réseau de radiotélescopes à l’échelle du continent s’étendant entre Hawaï et Porto Rico pour détecter un Saturneplanète de la taille d’une planète en orbite autour d’une étoile naine ultra-froide. Les chercheurs ont utilisé l’oscillation mesurée pour établir que la planète a une période orbitale d’environ 221 jours.
Trouvé dans une autre galaxie : M51-ULS-1b
La plupart des exoplanètes découvertes jusqu’à présent sont relativement proches en termes cosmiques – généralement à environ 3 000 années-lumière]. C’est toujours bien dans notre propre galaxie de la voie lactée, mais il doit y avoir d’innombrables exoplanètes dans d’autres galaxies aussi. Le premier d’entre eux a été découvert en 2020, caché dans le Whirlpool Galaxy Messier 5 – à une distance incroyable de 28 millions d’années-lumière. Appelé M51-ULS-1b, il a été détecté par la méthode de transit conventionnelle mais en utilisant des observations aux rayons X plutôt que lumière visible.
La planète orbite autour d’un système binaire à rayons X composé d’une étoile ordinaire semblable au soleil et d’un objet beaucoup plus compact tel qu’un étoile à neutrons ou trou noir. Ces systèmes sont de puissants émetteurs de rayons X, c’est pourquoi ils peuvent être détectés à d’énormes distances.
Petit et rapide : GJ 367 b
L’une des exoplanètes les plus récemment découvertes – GJ 367 b, annoncée en décembre 2021 – est aussi l’une des plus étranges. Trouvé à l’aide de TESS, c’est un petit monde, environ la moitié de la masse de la Terre, et il est si proche de son étoile mère qu’il complète une orbite entière en seulement 8 heures.
En d’autres termes, “l’année” de la planète n’est qu’un tiers d’un jour terrestre ! À une distance de 31 années-lumière, GJ 367 b est suffisamment proche pour que les astronomes puissent étudier ses propriétés en détail. Ils ont calculé qu’il a probablement une composition similaire à Mercure, et une température de surface encore plus élevée – jusqu’à 2 700 ° F (1 500 ° C) du côté jour de la planète. Inutile de dire qu’il fait beaucoup trop chaud pour que la vie y existe, bien qu’il soit possible qu’il y ait d’autres planètes plus habitables en orbite plus loin de la même étoile.
Une nouvelle ambiance : GJ 1132 b
Lorsque GJ 1132 b a été découverte par l’observatoire chilien Cerro-Tololo en 2015, elle a été saluée comme l’exoplanète de la taille de la Terre la plus proche connue à l’époque. Cela le rendait suffisamment intéressant pour regarder de plus près avec le propre télescope Hubble de la NASA. Hubble a pu scruter l’atmosphère de la planète, où il a fait une découverte surprenante.
Sur la base d’une combinaison de preuves d’observation et de modélisation informatique, les scientifiques pensent qu’il s’agit d’une atmosphère “secondaire” formée par l’activité volcanique, après que le rayonnement de l’étoile mère de la planète a détruit son atmosphère d’origine]. La nouvelle atmosphère n’est cependant pas particulièrement hospitalière, composée d’hydrogène moléculaire, de cyanure, de méthane et d’une brume d’aérosol.
Ressources supplémentaires
Pour plus d’informations sur les exoplanètes, consultez “Envisager des exoplanètes : à la recherche de la vie dans la galaxie“par Michael Carroll et”Exoplanètes : mondes cachés et quête de vie extraterrestre“par Donald Goldsmith. Découvrez également les méthodes utilisées pour détecter de nouvelles exoplanètes à l’ESA Comment trouver une planète extrasolaire page.
Bibliographie
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- NASA, « 5 Ways to Find a Planet », consulté en mars 2022.
- NASA, “Qu’est-ce qu’une naine brune?”, Consulté en mars 2022.