Exoplanète - Définition

Introduction

Vue d'artiste des 3 étoiles de l'exoplanète HD 188753 Ab (l'une des étoiles étant couchée), à partir d'un hypothétique satellite de cette dernière.

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.

Pendant longtemps, l'existence d'exoplanètes n'a pu être prouvée par l'observation. 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 19 août 2010, 474 exoplanètes ont été découvertes, toutes de masse supérieure à celle de la Terre.

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.

Historique

Prémices

Depuis longtemps l'Homme s'interroge : « Sommes-nous seuls dans l'Univers ? ». Ce qui entraîne la question de savoir s'il existe ou non d'autres planètes sur lesquelles pourraient se développer d'autres formes de vie. Christiaan Huygens est le premier astronome à envisager l'utilisation des instruments d'observation afin de détecter de telles planètes.

Au cours du XX^e 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, reprises dans les médias, puis, après vérifications (cela peut prendre des mois, des années), finalement démenties (c'est la force de la méthode scientifique). La communauté astronomique se désespère, et certains en concluent déjà que le système solaire ne serait peut-être qu'une singularité… Il faut attendre l'année 1995 pour que la découverte de la première exoplanète soit confirmée.

Découvertes

Évolution du nombre d'exoplanètes découvertes chaque année selon la méthode de détection (dernière mise à jour : mars 2010)

Vitesses radiales      Transit astronomique      Timing      Astrométrique

Imagerie directe      Microlentilles gravitationnelles      Émission radio du pulsar

Les premières planètes extrasolaires ont été découvertes en septembre 1990 par Aleksander Wolszczan (de radiotélescope d'Arecibo) qui l'a annoncé dans le journal Nature le 9 janvier 1992. 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 Pegasi, dans la constellation de Pégase, à environ 40 années-lumière de la Terre.

Depuis lors, plus de 400 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 Cancri. Ce dernier est le système planétaire le plus complexe connu à ce jour (hormis le nôtre) car il contient au moins cinq planètes.

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 étoiles. 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.

Inventaire

Au 19 août 2010 on recense:

• 474 exoplanètes.
• 398 systèmes planétaires dont 45 multiples.