L’observation d’un transit planétaire
Quelles conditions, quelles informations en tirer?
Quelle est la probabilité d’observer un transit pour une planète en orbite autour d’une étoile a une distance a ? Si l’étoile n’était qu’un point, le transit ne se produirait qu’en cas d’alignement exact de l’étoile, de la planète et de l’observateur sur Terre. L’étoile ayant en fait un rayon R le calcul montre que la probabilité de transit est égale à R/a. Rien que de très logique a cela: plus la planète est proche de l’étoile, plus il est facile d’avoir un transit; et plus l’étoile est grande, plus la probabilité que la planète passe devant augmente. Pour une étoile de la taille du Soleil, la probabilité d’occultation est de 0,1% pour une planète a 5 UA, 0,5% pour une planète située a 1 UA, mais monte a 10% pour une exoplanète située a 0,05 UA, ce qui n’est pas négligeable…
La diminution de flux due au passage de la planète est facile a calculer, c’est simplement le rapport des surfaces apparentes de la planète et de 1 étoile: AF = (Rp/R*)2, où Rp est le rayon de la planète. Si Ton dispose d’une estimation du rayon de l’étoile, on va donc pouvoir en déduire le rayon de la planète. Quant a la durée du transit, elle dépend de la période de révolution de la planète autour de l’étoile – plus la planète est loin, plus elle mettra de temps a passer devant l’étoile -, mais aussi de l’inclinaison de l’orbite. Elle peut aller de plusieurs heures a plusieurs jours, selon la distance de la planète a l’étoile; elle est de 13 heures dans le cas du transit de la Terre devant le Soleil, vu de l’extérieur du système solaire. Dans le cas d’une exoplanète située, comme 51 Peg, a 0,05 UA de son étoile, si celle-ci a la taille du Soleil, le temps de transit n’est que de 3 heures. II faut se rappeler qu’a cause de l’alternance jour/nuit, il est impossible depuis la Terre d’observer un objet 24h d’affilée… sauf depuis les régions polaires! D’ou des difficultés supplémentaires.
Au final, que déduit-on des observations de transit? Le rayon de la planète, sa période et l’inclinaison de l’orbite… mais pas sa masse! II faut donc des observations complémentaires de vélocimétrie. Celles-ci donneront accès à la masse minimale de la planète, mais comme on connait l’inclinaison de l’orbite, on pourra en déduire la masse réelle de la planète. Masse et rayon, distance à l’étoile, voilà qui permet de commencer à faire quelques études physiques. Mais la caractérisation des exoplanètes est un véritable jeu de piste !
Le jeu en vaut la chandelle, mais les difficultés sont nombreuses. Pour détecter une exoplanète par la méthode des transits, il faut mesurer très précisément le flux de l’étoile pendant de longues périodes de temps, dans l’espoir d’observer périodiquement de très faibles baisses du signal pendant une durée bien déterminée. La précision sur la mesure du flux doit être au moins de 1% pour pouvoir détecter des exoplanètes géantes. Pour augmenter la probabilité de détection, on observe des champs stellaires contenant des millions d’étoiles, ce qui suppose l’analyse d’un monceau de données, qui donnera des centaines de candidats qu’il faudra ensuite observer par d’autres méthodes. Parmi ces candidats, la très grande majorité va se révéler être des étoiles variables tout à fait banales ou encore des systèmes binaires à éclipse. A la fin, seule une petite poignée de candidats (on en connaît maintenant 6) sera estampillé «exoplanète»…
Vidéo : L’observation d’un transit planétaire
Vidéo démonstrative pour tout savoir sur : L’observation d’un transit planétaire
