La Recherche d'Exoplanètes

Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une étoile autre que le Soleil. La plupart des exoplanètes découvertes à ce jour orbitent autour d'étoiles situées à moins de 400 années-lumière du système solaire.

Dès le XVIIe siècle apparaît l'idée de planètes hors du système solaire, mais c'est au cours du XIXe siècle que les exoplanètes sont devenues l'objet de recherches de quelques scientifiques. Beaucoup d'astronomes supposaient qu'elles pourraient exister, mais aucun moyen technique d'observation ne permettait de prouver leur existence. On ne pouvait pas les rechercher, les dénombrer, ou savoir si elles seraient similaires ou pas aux planètes connues de notre propre système solaire. La distance, mais aussi le manque de luminosité de ces objets célestes si petits en comparaison des étoiles autour desquelles ils orbitent ont rendu leur détection impossible. Ce n'est que dans les années 1990 que les premières sont détectées de manière indirecte, puis depuis 2008 de manière directe. La plupart des autres ont été détectées par l'effet Doppler-Fizeau. En date du 13 avril 2011, 540 exoplanètes ont été découvertes, presque toutes de masse supérieure à celle de la Terre1. Début février 2011, la NASA annonce la découverte de plus de 1 200 exoplanètes candidates par la sonde Kepler2.

Un biais dans les méthodes de détection utilisées fait que l'on a détecté majoritairement des planètes assez particulières comparées à celles présentes dans le système solaire. La découverte de ces planètes a obligé les astronomes à revoir les modèles de formations des systèmes planétaires qu'ils avaient élaborés en se basant sur le système solaire.

Depuis que les méthodes se sont améliorées, nombre de travaux en ce domaine visent à mettre en évidence des planètes ressemblant à la Terre et pouvant héberger une vie comparable à celle qui y existe.


La question « Sommes-nous seuls dans l'Univers ? » est ancienne (ainsi, Fontenelle y a consacré ses Entretiens sur la pluralité des mondes). Elle entraîne la question de savoir s'il existe ou non d'autres planètes sur lesquelles pourraient se développer d'autres formes de vie. Au XVIe siècle, Giordano Bruno, partisant de la théorie de Nicolas Copernic selon laquelle la Terre et les autres planètes seraient en orbite autour du Soleil, a mis en avant une théorie selon laquelle les étoiles sont telles le Soleil et ainsi accompagnées de planètes3. Au XVIIIe siècle, Isaac Newton fait de même dans le General Scholium, la conclusion de son Principia : « Et si les étoiles fixes sont les centres de systèmes semblables, ils seront alors tous construits selon le même concept et sujets à la domination de l'Un. » (And if the fixed stars are the centers of similar systems, they will all be constructed according to a similar design and subject to the dominion of One.)4

Christiaan Huygens est le premier astronome à envisager l'utilisation des instruments d'observation afin de détecter de telles planètes. À la fin du XXe siècle, grâce aux progrès technologiques des télescopes, tels que les détecteurs à couplage de charge (CCD), le traitement d'image, ainsi que le télescope spatial Hubble, qui permettent des mesures plus précises du mouvement des étoiles, beaucoup d'astronomes espéraient détecter des planètes extrasolaires. Dans les années 1980 et au début des années 1990, quelques annonces sont faites mais démenties après vérification. Il faut attendre l'année 1995 pour que la découverte de la première exoplanète soit confirmée.





Les premières planètes extrasolaires ont été découvertes en septembre 1990 par Aleksander Wolszczan (du radiotélescope d'Arecibo) qui l'a annoncé dans le journal Nature le 9 janvier 1992 12. Ces planètes entourent le pulsar PSR B1257+12.

Le 6 octobre 1995 Michel Mayor et Didier Queloz (de l'observatoire de Genève) ont annoncé la découverte de planètes autour de 51 Pegasi, d'après des observations qu'ils ont réalisées à l'observatoire de Haute-Provence grâce à la méthode des vitesses radiales. L'étoile hôte est 51 Pegasi13, dans la constellation de Pégase, à environ 40 années-lumière de la Terre.

Depuis lors, plus de 500 planètes ont été détectées.

Plus de la moitié ont été découvertes à l'Université de Genève par des équipes internationales.

Le premier système où l'on a détecté plusieurs planètes était Upsilon Andromedae, dans la constellation d'Andromède. Le deuxième fut 55 Cancri14. Ce dernier est le système planétaire le plus complexe connu à ce jour (hormis le nôtre) car il contient au moins cinq planètes15.

La majorité des planètes détectées pour l'instant sont des géantes gazeuses ayant une orbite très excentrique, certaines se sont finalement révélées être des naines brunes. Le fait de découvrir essentiellement des géantes gazeuses proches de leur étoile est généralement interprété comme un biais de l'observation : il est beaucoup plus simple de découvrir une planète massive tournant rapidement autour de son étoile par la méthode de la vitesse radiale qui détecte la planète en interpolant sa présence par les fluctuations de la trajectoire de l'étoile.

Au premier semestre 2005, une polémique a agité le monde astronomique. Des équipes de la Nasa et de l'ESO ont annoncé des découvertes grâce au VLT et au télescope spatial Spitzer. Finalement, il semble que l'Europe a bien obtenu les premières images directes de planètes extrasolaires. En l'occurrence, elles orbitent autour de la naine brune GPCC-2M1207 et de l’étoile GQ Lupi. Cela dit, le compagnon de GQ Lupi est probablement une naine brune.

En novembre 2009, le « mystère du lithium » est résolu grâce aux données compilées sur les exoplanètes et leurs étoiles16. Garik Israelian : « Nous venons de découvrir que la quantité de lithium dans les étoiles semblables au Soleil dépend de la présence, ou non, de planètes. » Les étoiles à planètes contiennent moins de 1 % de la quantité de lithium des autres étoiles.



Au 13 avril 2011 on recense1:

540 exoplanètes.
425 systèmes planétaires dont 52 multiples.

Exoplanètes remarquables[modifier]
Vue d'artiste représentant l'évaporation d'Osiris
crédits : NASA/ESA/CNRS

C'est le 27 novembre 2001 que l'on détecte la première géante gazeuse, Osiris, contenant de l'oxygène et du carbone dans son atmosphère. Cette planète étant très proche de son étoile, elle voit son atmosphère être soufflée par cette dernière. Ce phénomène a poussé les scientifiques à imaginer une classe particulière d'exoplanètes, les planètes chtoniennes, qui sont des résidus rocheux de géantes gazeuses à l'atmosphère soufflée par leur étoile.

Le 25 août 2004, une planète, Mu Arae d ou la Vénus de Mu Arae, de 14 masses terrestres a été découverte. Cette masse étant en deçà d'une limite théorique de 15 masses terrestres en dessous de laquelle une planète peut être tellurique, les scientifiques pensent qu'il peut s'agir d'une très grosse planète rocheuse, la première de ce type qui serait donc découverte. Néanmoins, il peut tout aussi bien s'agir d'une très petite planète gazeuse.

En 2005, pour la première fois, des astronomes ont pu discerner la lumière émise directement par deux planètes, malgré la lueur éblouissante et toute proche de leurs étoiles. Jusqu'alors, les découvertes n'étaient qu'indirectes, en regardant les perturbations exercées par les planètes sur leurs étoiles ou en mesurant une baisse de luminosité lors d'un transit. Cette fois, deux découvertes presque simultanées ont été faites par deux équipes différentes observant des planètes différentes. Mais comme les deux équipes ont toutes deux utilisé le télescope spatial infrarouge américain Spitzer, la Nasa a décidé de profiter de l'occasion pour annoncer les deux découvertes en même temps. Il est cependant important de préciser que les deux exoplanètes observées avaient déjà été détectées auparavant grâce à la technique de la vitesse radiale.

Le 14 juillet 2005, l'astrophysicien Maciej Konacki du California Institute of Technology (Caltech) a annoncé dans la revue Nature la découverte d'une exoplanète (HD 188753 Ab) dans un système de trois étoiles qui se trouve à 149 années-lumière de la Terre. Grâce au télescope Keck 1 de Hawaï, il a pu trouver cette planète dont la révolution autour de son étoile se fait en moins de quatre jours. Les modèles actuels (juillet 2005) de formation des planètes n'expliquent pas comment une telle planète peut se former dans un environnement si instable d'un point de vue gravitationnel. Cette planète a été surnommée « planète Tatooine » par son découvreur en hommage à la planète du même nom dans la saga Star Wars. Des vues d'artistes du système stellaire HD 188753 sont disponibles sur le site de la NASA.

Le 26 janvier 2006, le Probing Lensing Anomalies NETwork (PLANET) dirigé par le français Jean-Philippe Beaulieu a découvert la planète OGLE-2005-BLG-390Lb qui semble être la première exoplanète tellurique connue. Cette planète se situe à 22 000 années-lumière de la Terre. Sa masse vaut environ cinq fois celle de la Terre, sa température (moyenne de surface) est estimée à -220 °C (53 K), ce qui laisse supposer qu'il s'agit d'une planète solide.

Le 17 mai 2006, une équipe de chercheurs de planètes (dont Michel Mayor fait partie) annonce la découverte, grâce au spectrographe HARPS, de trois planètes de type « neptunien » autour de l'étoile de type solaire HD 69830. Les masses sont respectivement de 10, 12 et 18 fois la masse terrienne (ce qui est relativement faible, Jupiter fait 317 fois la masse de la Terre). Ce système possède probablement une ceinture d'astéroïdes à environ 1 UA de l'étoile.

Le 4 août 2006, Ray Jayawardhana et Valentin Ivanov ont repéré, grâce au New Technology Telescope de 3,5 m de l'observatoire de La Silla de l'Observatoire européen austral (ESO), Oph 162225-240515, un système double à deux naines brunes tournant l'une autour de l'autre et flottant librement dans l'espace.

Le 18 septembre 2006, une équipe d'astronomes du Smithsonian annonce la probable découverte d'un nouveau type de planète : avec un rayon équivalent à 1,38 fois celui de Jupiter mais n'ayant même pas la moitié de sa masse, c'est l'exoplanète la moins dense jamais découverte. Cela lui confère une densité inférieure à celle du liège, qui lui permettrait de flotter confortablement s'il existait un récipient d'eau assez volumineux pour la contenir. L'objet est baptisé HAT-P-1 ; son étoile est l'astre principal d'un système double, situé à quelque 450 années-lumière de la Terre dans la constellation du Lézard et connu sous le nom ADS 16402. Les deux étoiles sont similaires au Soleil mais plus jeunes, environ 3,6 milliards d'années.

Le 5 octobre 2006, Kailash Sahu, du Space Telescope Science Institute de Baltimore, et ses collègues américains, chiliens, suédois et italiens auraient découvert, grâce au télescope spatial Hubble, 5 exoplanètes d'une nouvelle classe baptisées « planètes à période de révolution ultra-courte » (USPP : Ultra-Short-Period Planet) parce qu’elles font le tour de leur astre en moins d’une journée terrestre, 0,4 jour (moins de 10 heures) pour la plus rapide. Les objets semblent être des planètes gazeuses géantes de faible densité similaires à Jupiter, tournant autour d'étoiles plus petites que le Soleil.

Le 25 avril 2007, le télescope Harps de 3,6 m de l'Observatoire de La Silla de l'ESO au Chili annonce la découverte d'une planète « de type terrestre habitable » : Gliese 581 c, orbitant autour de l'étoile Gliese 581 située à seulement 20,5 années-lumière de la Terre. Trois laboratoires associés du CNRS ont participé à la découverte, avec des chercheurs de l'Observatoire de Genève et du Centre d'astronomie de Lisbonne17.

Le 8 novembre 2007, une équipe d'astronomes conduite par Debra Fischer (San Francisco State University) et Geoffrey Marcy (University of California, Berkeley) a découvert une cinquième planète autour de 55 Cancri, une étoile située à 41 années-lumière dans la constellation du Cancer, faisant de ce système, le plus « peuplé » en exoplanétes connu à ce jour18.

Le 2 janvier 2008, l'Institut Max-Planck de recherche sur le système solaire (Heidelberg en Allemagne) annonce avoir découvert une jeune planète en formation dans le disque circumstellaire de TW Hydrae, une étoile de moins de 10 millions d'années qu'elle frôle à moins de 0,04 unité astronomique, soit 25 fois moins que la distance entre la Terre et le Soleil. L'étude de cette planète gazeuse dix fois plus massive que Jupiter devra permettre de mieux comprendre la formation des planètes19,20. Il s'agit de la première planète détectée autour d'une étoile de moins de 100 millions d'années. Cette découverte, qui a été faite grâce au spectrographe Feros installé sur l'observatoire de La Silla (ESO) au Chili, pourrait remettre en cause la « théorie de la migration » qui établissait que les exoplanètes de type « Jupiter chaud » se formaient à une distance beaucoup plus éloignée de leur étoile et ne s'en rapprochaient qu'ensuite.

MOA-2007-BLG-192-Lb devient la planète extrasolaire la plus légère connue après PSR 1257+12A (planète en orbite autour d'un pulsar). C'est une terre glacée 3,3 fois plus massive (seulement) que la Terre en orbite autour d'une naine rouge ou une naine brune. Elle a été découverte par microlentille gravitationnelle.

Le 13 novembre 2008 est annoncée la découverte de la première planète extrasolaire, Fomalhaut b, par visualisation directe sur une photographie coronographique provenant du télescope spatial Hubble.

Toujours le 13 novembre 2008 est annoncée la découverte, par les télescopes Keck et Gemini à Hawaii, d'un système de 3 planètes, HR 8799, et ce grâce à la technique d'imagerie directe.

Le 3 février 2009 est annoncée la découverte par le satellite CoRot de CoRoT-7b, la plus petite des exoplanètes jamais observées à ce jour qui fait près de deux fois le diamètre de la Terre et rentrant dans la catégorie des Super-Terre. Très proche de son étoile où elle accomplit une révolution en 20 heures, elle est également très chaude avec une température comprise entre 1 000 et 1 500 °C21.

Le 16 décembre 2009 est annoncée la découverte de la planète Gliese 1214 b, qui serait composée d'une grande quantité d'eau, autour de l'étoile Gliese 1214.

Le 24 août 2010 est annoncée la découverte d'un système de 5 à 7 planètes autour de l'étoile HD 10180 (dans la constellation de l'Hydre mâle). À ce jour, c'est l'étoile possédant le plus grand nombre de planètes dans un système extrasolaire.

Le 26 août 2010 est annoncée la découverte du premier transit multiple (2 planètes) autour de l'étoile Kepler-9.

Le 29 septembre 2010 est annoncée la découverte de Gliese 581 g, sixième exoplanète découverte autour de la naine rouge Gliese 581, qui en raison de sa masse (environ 3 à 4 fois celle de la Terre), de ses températures, de sa localisation dans la zone habitable à 0,146 UA, et de sa possibilité de retenir une atmosphère, est à ce moment l'exoplanète présentant la plus haute habitabilité et probabilité d'abriter des formes de vie22,23.

Le 18 novembre 2010 est annoncée la découverte de HIP 13044 b ; planète géante, elle se trouve à quelques 2 200 années-lumière de la Terre, autour de l’étoile HIP 13044, dans la constellation du Fourneau. Découverte particulière car c'est la première détection d'un système planétaire d'origine extragalactique (originaire d'une autre galaxie) suite à la fusion cosmique entre la Voie lactée et cette autre galaxie (il y a six à neuf milliards d'années)




Source:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Portail:Exoplan%C3%A8tes