Planètes extrasolaires : ombres de planètes
Ou comment déterminer le rayon des exoplanètes
Une bonne dizaine d’équipes de par le monde se sont attaquées à la recherche des planètes extrasolaires par la méthode des transits. L’analyse des courbes de lumière des millions d’étoiles ainsi surveillées a produit des centaines d’événements candidats au titre d’exo- planète, qu’il a fallu ensuite observer en vélocimétrie avec des télescopes puissants comme le VLT de l’ESO pour essayer de discerner s’il s’agit de simples étoiles binaires ou alors de véritables exoplanètes. Car la plupart des candidats sont des étoiles assez lointaines et peu brillantes, qu’il faut observer avec de grands télescopes. On peut ainsi prouver leur nature d’étoile à planète et estimer la masse de cette planète. Cette traque patiente commence à porter ses fruits, puisque parmi les nombreux candidats, sept se sont avérés être des exoplanètes.
Ce travail de fourmi vaut qu’on s’y attelle, car la méthode fournit deux informations importantes. La première, nous l’avons vu, est le rayon de la planète, puisque la baisse relative de luminosité que l’on observe durant le transit est proportionnelle au carré du rapport des rayons de la planète et de l’étoile, (Rp/R,)2. La deuxième est que le système planétaire doit être observé pratiquement «de profil», car sinon il n’y aurait pas transit. On se rappelle que la méthode des vitesses radiales ne donne que la masse minimale de la planète, M sin i. Pour toutes les exoplanètes détectées par transit et confirmées par mesure de vitesse radiale, on sait donc que i est proche de 90° et sin i vaut 1. Nous voilà donc munis de deux quantités: la masse de la planète et son rayon. Avec cela, on peut presque commencer à faire de la physique !
On peut en particulier affirmer que ces exoplanètes sont sans nul doute géantes, puisque leur rayon est comparable à celui de Jupiter, et sont constituées essentiellement de gaz, comme Jupiter et Saturne. Leur masse volumique est en effet de l’ordre de 0,8 g/cm3, moins que la masse volumique de l’eau, et bien moins que celle des planètes telluriques (la masse volumique de la Terre vaut 5,5 g/cm3). Si l’on trouvait une bassine assez grande et qu’on y jetait nos planètes extrasolaires, elles y flotteraient toutes sauf OGLE-TR-113b! Les géantes du système solaire sont un petit peu plus denses, et seule Saturne a une densité moyenne inférieure à celle de l’eau. En tout cas, voilà qui suggère que les exoplanètes sont bâties sur le même modèle que les planètes géantes du système solaire: il ne semble pas y avoir pas de super-planètes rocheuses. Planètes géantes, donc, mais aussi planètes très chaudes.
Vidéo : Planètes extrasolaires : ombres de planètes
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