Astronomie

Comment la première exoplanète a-t-elle été détectée ?

Comment la première exoplanète a-t-elle été détectée ?

Comment la première exoplanète a-t-elle été découverte ? Quelle méthode a été utilisée pour le détecter ?


Cette question est un peu délicate car on ne sait pas exactement ce qui compte comme « découvrir » une exoplanète. Aujourd'hui, nous comptons une exoplanète comme découverte si elle peut être détectée soit par deux techniques distinctes, soit par trois transits distincts (si trouvée via la méthode des transits). Certaines des toutes premières chasses aux exoplanètes les ont effectivement trouvées, mais bon nombre de leurs premiers résultats étaient douteux ou discutables (et parfois faux) et n'ont été vraiment confirmés que bien plus tard. Donc, comptez-vous une planète comme découverte lorsqu'elle a été potentiellement détectée pour la première fois ou ne la comptez-vous pas jusqu'à ce qu'elle ait été complètement confirmée ?

Première détection d'exoplanète

La toute première fois que quelqu'un a pu prétendre avoir découvert une exoplanète, c'était en 1988. Les astronomes Bruce Campbell, G. A. H. Walker et Stephenson Yang ont annoncé qu'ils avaient découvert une planète autour de l'étoile Gamma Cephei en utilisant la méthode de la vitesse radiale. Cependant, leurs résultats n'étaient pas terribles car, à l'époque, la détection était au seuil de leurs capacités technologiques et leurs résultats n'étaient pas tout à fait crédibles. Ce n'est que des années plus tard que l'existence de cette planète a été confirmée. Que vous considériez cela comme la première vraie découverte d'exoplanète ou non dépend de ce que vous définissez comme une découverte, étant donné que la confirmation réelle n'est venue que des années après la première détection.

Première détection d'exoplanète confirmée

En 1992, Aleksander Wolszczan et Dale Frail ont réussi à trouver et à confirmer une planète autour du pulsar PSR B1257+12, toujours avec la méthode de la vitesse radiale. A cette époque, leurs mesures étaient suffisamment bonnes pour être crues et donc considérées comme "confirmées".

Première détection confirmée d'exoplanète autour d'une étoile de la séquence principale

Ce cas est particulièrement évoqué car c'était la première fois qu'une exoplanète était détectée et confirmée exister autour d'une étoile normale de la séquence principale. Cela s'est produit en 1995 autour de l'étoile 51 Pegasi. Cette découverte a été faite par Michel Mayor et Didier Queloz. Beaucoup de gens considéreraient cela comme la première "vraie" découverte d'exoplanètes et citeront ce cas si vous demandez quand la première découverte d'exoplanètes a été faite.


Les premières exoplanètes découvertes orbitent autour des étoiles à neutrons, et des pulsars en particulier.

Les pulsars qui n'ont pas de planètes et qui ne font pas partie d'un système d'étoiles multiples présentent une fréquence extrêmement régulière. Cette fréquence est modulée par la fréquence orbitale dans les systèmes binaires qui contiennent un pulsar. Un pulsar avec des planètes présentera une modulation de fréquence similaire (mais réduite) car le pulsar et les planètes sont en orbite l'une autour de l'autre. Les techniques de synchronisation utilisées pour déterminer si les pulsars sont membres d'un système binaire ont permis la découverte des premières exoplanètes, en 1992.


Dans une première, les astronomes détectent des vents forts sur une exoplanète

Depuis la découverte de la première exoplanète – une planète en dehors de notre système solaire – en 1995, plus de 460 autres ont été découvertes. Alors que les astronomes ont pu mesurer la taille, les caractéristiques orbitales et même certaines des molécules qui composent l'atmosphère de certaines exoplanètes, de nombreux mystères subsistent quant à leur formation et leur évolution.

Une équipe d'astronomes, dont un chercheur de l'Institut Kavli d'astrophysique et de recherche spatiale du MIT, est devenue la première à mesurer le vent dans l'atmosphère d'une exoplanète. En détectant des vents violents sur HD209458b, une énorme exoplanète située à 150 années-lumière, soit un peu plus de la moitié de la masse de Jupiter, les chercheurs ont ensuite pu mesurer le mouvement de la planète alors qu'elle tournait autour de son étoile hôte, une autre première pour la recherche exoplanétaire.

Le travail, qui est détaillé dans un article publié le 24 juin dans Nature, guidera les futures recherches sur les exoplanètes, car comprendre les propriétés de l'atmosphère d'une planète est une première étape essentielle pour caractériser comment cette planète s'est formée et a évolué.

La mesure du mouvement orbital de la planète est également importante car la vitesse de ce mouvement peut être utilisée avec la loi de la gravitation universelle de Newton pour obtenir une estimation plus précise de la masse de la planète et de son étoile mère. Auparavant, les astronomes devaient s'appuyer sur des modèles mathématiques complexes, ainsi que sur les changements de lumière qui se produisaient lorsque l'étoile hôte d'une exoplanète vacillait en réponse à l'attraction gravitationnelle de l'exoplanète, pour déterminer la masse de l'exoplanète. Grâce à une nouvelle technique que les chercheurs ont utilisée pour étudier HD209458b, les astronomes devraient désormais pouvoir affiner leurs estimations de la masse de certaines exoplanètes et de leurs étoiles.

Les astronomes peuvent en apprendre beaucoup sur une exoplanète en l'observant lorsqu'elle passe devant son étoile hôte vue de la Terre. En mesurant la lumière obscurcie par une exoplanète au cours de cet événement, connu sous le nom de transit, les astronomes peuvent apprendre des détails sur la planète, tels que sa taille et les types de molécules qui existent dans son atmosphère. Sur les 463 exoplanètes découvertes à ce jour, plus de 80 sont connues pour être des planètes en transit. (HD209458b, identifié en 1999, a été la première exoplanète en transit découverte.)

Les chercheurs ont détecté les vents violents dans l'atmosphère de HD209458b en étudiant le monoxyde de carbone. Selon le co-auteur et postdoctorant de Kavli, Simon Albrecht, qui a collaboré avec des chercheurs de l'Université de Leiden et de l'Institut néerlandais de recherche spatiale (SRON), les résultats font « parmi les nombreuses petites mesures prises par la communauté astronomique pour pouvoir, à certains point, mesurer les conditions atmosphériques sur des exoplanètes jumelles de notre Terre.

Faisable depuis le sol

Ce qui rend le travail, financé en partie par l'Organisation néerlandaise pour la recherche scientifique, "potentiellement révolutionnaire" est la technique au sol qui a été utilisée pour détecter les vents et le mouvement orbital de HD209458b, selon Adam Showman, un scientifique planétaire à l'Université de Arizona. « Le simple fait que cela soit faisable depuis le sol est spectaculaire », a-t-il déclaré.

Au lieu d'utiliser un instrument spatial comme le télescope spatial Spitzer de la NASA pour étudier la planète lointaine, les chercheurs ont utilisé un spectrographe haute résolution au sol à l'Observatoire européen austral au Chili qui peut détecter des changements subtils dans la longueur d'onde de la lumière lorsqu'un planète transite son étoile. Alors que HD209458b transitait en août dernier, son étoile mère a laissé ce que l'auteur principal Ignas Snellen de l'observatoire de Leiden aux Pays-Bas a décrit comme "une empreinte" de lumière qui a filtré à travers l'atmosphère de la planète. Les chercheurs ont ensuite utilisé le spectrographe pour analyser cette empreinte de lumière afin de détecter les molécules de monoxyde de carbone dans l'atmosphère. "Il semble que H209458b soit en fait aussi riche en carbone que Jupiter et Saturne, et cela pourrait indiquer qu'il s'est formé de la même manière", a déclaré Snellen.

Les chercheurs ont ensuite passé plusieurs mois à analyser des mesures spectrographiques du mouvement du monoxyde de carbone grâce au décalage Doppler, un phénomène qui crée de subtils changements de couleur dans les longueurs d'onde de la lumière lorsque quelque chose bouge. Lorsqu'un objet se déplace vers nous, il semble légèrement plus bleu, et lorsqu'il s'éloigne, il semble légèrement plus rouge. Le spectrographe a révélé des changements de couleur dans la lumière absorbée par l'exoplanète, ce qui indiquait que quelque chose déplaçait le gaz. Ce quelque chose, selon les chercheurs, est un vent violent qui souffle du monoxyde de carbone dans l'atmosphère de la planète jusqu'à 10 000 kilomètres par heure (les vents les plus rapides jamais détectés sur une autre planète de notre système solaire soufflaient jusqu'à 2 000 kilomètres par heure sur Neptune, selon des recherches antérieures). En suivant le mouvement du monoxyde de carbone, les astronomes ont ensuite pu mesurer le mouvement de la planète alors qu'elle tournait autour de son étoile hôte.

Bien que les résultats soient notables, les recherches futures doivent déterminer ce qui pourrait être à l'origine des vents violents, a déclaré Showman. À l'heure actuelle, le spectrographe n'a tout simplement pas une résolution spectrale suffisante pour distinguer ce niveau de détail.

Alors que l'équipe continue d'affiner la technique au sol utilisée dans cette recherche, Albrecht a déclaré que lui et ses collègues doivent faire "un meilleur travail" en analysant les atmosphères exoplanétaires pour les molécules qui ont des signaux spectraux plus faibles que le monoxyde de carbone, comme l'eau. Leur prochaine étape consiste à mesurer les atmosphères des exoplanètes qui sont situées légèrement plus loin de leurs étoiles hôtes pour voir comment cette distance affecte les concentrations détectables de monoxyde de carbone et d'autres molécules.


Des astronomes détectent une nouvelle signature chimique dans l'atmosphère d'une exoplanète à l'aide du télescope Subaru

Figure 1 : Comparaison de notre système solaire (en haut) et du système planétaire WASP-33 (en bas). Les distances des planètes du système solaire ne sont pas à l'échelle. WASP-33b est beaucoup plus proche de son étoile hôte que Mercure ne l'est du Soleil, elle a une température élevée de 2500 degrés Celsius en raison du rayonnement extrême de son étoile hôte. Un côté de WASP-33b est constamment tourné vers son étoile hôte, de la même manière que le même côté de la Lune fait toujours face à la Terre. Crédit : WP, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons (en haut), Astrobiology Center (en bas))

Une collaboration internationale d'astronomes dirigée par un chercheur du Centre d'astrobiologie et de l'Université Queen's de Belfast a détecté une nouvelle signature chimique dans l'atmosphère d'une planète extrasolaire, c'est-à-dire une planète qui orbite autour d'une étoile autre que notre soleil. Le radical hydroxyle (OH) a été trouvé du côté jour de l'exoplanète WASP-33b. Cette planète est ce qu'on appelle un « Jupiter ultra-chaud », une planète géante gazeuse en orbite autour de son étoile hôte beaucoup plus près que Mercure en orbite autour du soleil (Figure 1) et atteignant ainsi des températures atmosphériques de plus de 2500 degrés C (assez la plupart des métaux). Le chercheur principal basé au Centre d'astrobiologie et à l'Université Queen's de Belfast, le Dr Stevanus Nugroho, a déclaré : « C'est la première preuve directe d'OH dans l'atmosphère d'une planète au-delà du système solaire. Cela montre non seulement que les astronomes peuvent détecter cette molécule dans les atmosphères des exoplanètes, mais aussi qu'ils peuvent commencer à comprendre la chimie détaillée de cette population planétaire."

Dans l'atmosphère terrestre, l'OH est principalement produit par la réaction de la vapeur d'eau avec l'oxygène atomique. Il s'agit d'un "détergent atmosphérique" qui joue un rôle crucial dans l'atmosphère terrestre pour purger les gaz polluants dangereux pour la vie (par exemple le méthane, le monoxyde de carbone). Dans une planète beaucoup plus chaude et plus grande comme WASP-33b (Figure 2, où les astronomes ont déjà détecté des signes de gaz d'oxyde de fer et de titane), l'OH joue un rôle clé dans la détermination de la chimie de l'atmosphère par le biais d'interactions avec la vapeur d'eau et le monoxyde de carbone. On pense que la majeure partie de l'OH dans l'atmosphère de WASP-33b a été produite par la destruction de la vapeur d'eau en raison de la température extrêmement élevée. "Nous ne voyons qu'un signal provisoire et faible de la vapeur d'eau dans nos données, ce qui soutiendrait l'idée que l'eau est détruite pour former de l'hydroxyle dans cet environnement extrême", explique le Dr Ernst de Mooij de l'Université Queen's de Belfast, co-auteur. sur cette étude.

Pour faire cette découverte, l'équipe a utilisé l'instrument InfraRed Doppler (IRD) du télescope Subaru de 8,2 mètres de diamètre situé dans la zone du sommet de Maunakea à Hawai`i (environ 4 200 m au-dessus du niveau de la mer). Ce nouvel instrument peut détecter des atomes et des molécules grâce à leurs « empreintes digitales spectrales », des ensembles uniques de caractéristiques d'absorption sombre superposées à l'arc-en-ciel de couleurs (ou spectre) émis par les étoiles et les planètes. Lorsque la planète orbite autour de son étoile hôte, sa vitesse relative à la Terre change avec le temps. Tout comme la sirène d'une ambulance ou le rugissement d'un moteur de voiture de course semble changer de tonalité en passant devant nous, les fréquences de la lumière (c'est-à-dire la couleur) de ces empreintes spectrales changent avec la vitesse de la planète Cela nous permet de séparer le signal de la planète de son étoile hôte brillante, qui submerge normalement de telles observations, bien que les télescopes modernes soient loin d'être assez puissants pour prendre des images directes de ces exoplanètes «chaudes de Jupiter».

Figure 2 : Vue d'artiste d'une exoplanète « Jupiter ultra-chaude », WASP-33b. Crédit : Centre d'Astrobiologie

« La science des planètes extrasolaires est relativement nouvelle, et l'un des objectifs clés de l'astronomie moderne est d'explorer en détail l'atmosphère de ces planètes et éventuellement de rechercher des exoplanètes « semblables à la Terre », des planètes similaires à la nôtre. Chaque nouvelle espèce atmosphérique découverte améliore encore notre compréhension des exoplanètes et des techniques nécessaires pour étudier leurs atmosphères, et nous rapproche de cet objectif », déclare le Dr Neale Gibson, professeur adjoint au Trinity College Dublin et co-auteur de ce travail. Grâce aux capacités uniques de l'IRD, les astronomes ont pu détecter le minuscule signal de l'hydroxyle dans l'atmosphère de la planète. " L'IRD est le meilleur instrument pour étudier l'atmosphère d'une exoplanète dans l'infrarouge ", ajoute le Pr Motohide Tamura, l'un des les principaux investigateurs de l'IRD, Directeur du Centre d'Astrobiologie et co-auteur de cet ouvrage.

"Ces techniques de caractérisation atmosphérique des exoplanètes ne sont encore applicables qu'aux planètes très chaudes, mais nous aimerions développer davantage des instruments et des techniques qui nous permettent d'appliquer ces méthodes à des planètes plus froides et, finalement, à une seconde Terre", explique le Dr. Hajime Kawahara, professeur assistant à l'Université de Tokyo et co-auteur de cet ouvrage.

Le professeur Chris Watson (QUB) de l'Université Queen's de Belfast, co-auteur de cette étude, poursuit : « Alors que WASP-33b est peut-être une planète géante, ces observations sont le banc d'essai pour les installations de nouvelle génération comme le télescope de trente mètres et l'European Extremely Large Telescope dans la recherche de biosignatures sur des mondes plus petits et potentiellement rocheux, ce qui pourrait fournir des indices sur l'une des plus anciennes questions de l'humanité, « Sommes-nous seuls ?

Ces résultats ont été publiés dans le Lettres de revues astrophysiques le 23 mars 2021.


L'avenir de l'humanité : peut-on éviter la catastrophe ?

Le changement climatique et l'intelligence artificielle posent des problèmes substantiels – et peut-être existentiels – à résoudre pour l'humanité. Peut-on?

  • Rien qu'en vivant notre vie de tous les jours, nous entrons dans un désastre.
  • L'humanité peut-elle se réveiller pour éviter le désastre ?
  • Peut-être que COVID a été le réveil dont nous avions tous besoin.

L'humanité a-t-elle une chance pour un avenir meilleur, ou sommes-nous tout simplement incapables de nous empêcher de tomber d'une falaise ? C'est la question qui m'est venue en participant à une conférence intitulée L'avenir de l'humanité organisé par l'Institut pour l'engagement interdisciplinaire de Marcelo. La conférence a accueilli un éventail de conférenciers remarquables, dont certains étaient optimistes quant à nos chances et d'autres moins. Mais en ce qui concerne les dangers auxquels notre projet de civilisation est confronté, deux thèmes sont apparus dans les discours de presque tout le monde.

Et voici l'aspect clé qui unifie ces dangers : nous nous le faisons nous-mêmes.


Hélium détecté dans l'atmosphère d'une exoplanète pour la première fois

Une équipe internationale d'astronomes a détecté de l'hélium, le deuxième élément le plus abondant de l'Univers après l'hydrogène, dans l'atmosphère de WASP-107b, une exoplanète super-Neptune située à environ 200 années-lumière de la constellation de la Vierge. C'est la première fois que ce gaz inerte est détecté dans l'atmosphère d'une planète extrasolaire.

Vue d'artiste de WASP-107b. Crédit image : NASA / ESA / Hubble / M. Kornmesser.

L'hélium a été détecté pour la première fois comme une signature de raie spectrale jaune inconnue dans la lumière du soleil en 1868. L'astronome anglais Norman Lockyer a été le premier à proposer que cette raie soit due à un nouvel élément et l'a nommée d'après le Titan grec du Soleil, Hélios.

L'équipe de recherche, dirigée par l'astronome Jessica Spake de l'Université d'Exeter, a utilisé l'instrument Wide Field Camera 3 du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA pour découvrir cet élément dans l'atmosphère de WASP-107b.

« L'hélium est le deuxième élément le plus répandu dans l'Univers après l'hydrogène. C'est également l'un des principaux constituants des planètes Jupiter et Saturne dans notre système solaire », a déclaré Spake.

"Cependant, jusqu'à présent, l'hélium n'avait pas été détecté sur les exoplanètes — malgré ses recherches."

WASP-107b est l'une des planètes les plus denses connues : alors que la planète a à peu près la même taille que Jupiter, elle n'a que 12% de la masse de Jupiter.

En orbite autour de son étoile hôte, la très active étoile de la séquence principale de type K, WASP-107, tous les six jours, WASP-107b possède l'une des atmosphères les plus froides de toutes les exoplanètes découvertes, bien qu'à 932 degrés Fahrenheit (500 degrés Celsius) est encore radicalement plus chaude que la Terre.

"La quantité d'hélium détectée dans l'atmosphère de WASP-107b est si importante que sa haute atmosphère doit s'étendre sur des dizaines de milliers de kilomètres dans l'espace", ont déclaré les astronomes.

« Depuis que son atmosphère est si étendue, WASP-107b perd une quantité importante de ses gaz atmosphériques dans l'espace — entre

0,1 à 4 % de la masse totale de son atmosphère tous les milliards d'années.

En analysant le spectre de la lumière traversant la partie supérieure de l'atmosphère de l'exoplanète, Spake et ses co-auteurs ont pu détecter la présence d'hélium dans un état excité.

La force significative du signal mesuré a exploité une nouvelle technique qui ne repose pas sur les mesures UV qui ont historiquement été utilisées pour étudier les atmosphères des exoplanètes supérieures.

Les astronomes pensent que cette nouvelle technique, qui utilise la lumière infrarouge, pourrait ouvrir de nouvelles voies pour explorer les atmosphères d'exoplanètes de la taille de la Terre trouvées dans les confins de l'Univers.

"Le signal fort de l'hélium que nous avons mesuré démontre une nouvelle technique pour étudier les couches supérieures des atmosphères d'exoplanètes dans un plus large éventail de planètes", a déclaré Spake.

« Les méthodes actuelles, qui utilisent la lumière UV, sont limitées aux exoplanètes les plus proches. Nous savons qu'il y a de l'hélium dans la haute atmosphère terrestre et cette nouvelle technique peut nous aider à détecter des atmosphères autour d'exoplanètes de la taille de la Terre, ce qui est très difficile avec la technologie actuelle.

"Notre nouvelle méthode, ainsi que les futurs télescopes tels que le télescope spatial James Webb de la NASA/ESA/CSA, nous permettront d'analyser les atmosphères des exoplanètes avec beaucoup plus de détails que jamais auparavant", a déclaré le membre de l'équipe, le Dr David Sing, également du Université d'Exeter.

« L'hélium que nous avons détecté s'étend loin dans l'espace sous la forme d'un nuage ténu entourant la planète. Si des planètes plus petites de la taille de la Terre ont des nuages ​​​​d'hélium similaires, cette nouvelle technique offre un moyen passionnant d'étudier leur haute atmosphère dans un avenir très proche », a déclaré le membre de l'équipe, le Dr Tom Evans, également de l'Université d'Exeter.

Les résultats ont été publiés en ligne cette semaine dans la revue Nature.


K2-18b

K2-18 b a été découvert en 2015 et fait partie des centaines de « super-Terres » – des planètes dont la masse se situe entre la Terre et Neptune – découvertes par le vaisseau spatial Kepler de la NASA. C'est une planète avec huit fois la masse de la Terre qui orbite autour d'une étoile dite « naine rouge », qui est beaucoup plus froide que le soleil.

Cependant, K2-18b est situé dans la "zone habitable" de son étoile, ce qui signifie qu'il a la bonne température pour supporter l'eau liquide. Compte tenu de sa masse et de son rayon, K2-18 b n'est pas une planète gazeuse, mais a une forte probabilité d'avoir une surface rocheuse.

Nous avons développé des algorithmes pour analyser la lumière des étoiles filtrée par cette planète en utilisant la spectroscopie de transit, avec des données fournies par le télescope spatial Hubble.

Le télescope spatial Hubble. Nasa

Cela nous a permis de faire la première détection réussie d'une atmosphère avec de la vapeur d'eau autour d'une planète non gazeuse, qui est également située dans la zone habitable de son étoile.

Pour qu'une exoplanète soit définie comme habitable, il existe une longue liste d'exigences à satisfaire. La première est que la planète doit se trouver dans la zone habitable où l'eau peut exister sous forme liquide. Il est également nécessaire que la planète ait une atmosphère pour protéger la planète de tout rayonnement nocif provenant de son étoile hôte.

Un autre élément important est la présence d'eau, vitale pour la vie telle que nous la connaissons. Bien qu'il existe de nombreux autres critères d'habitabilité, comme la présence d'oxygène dans l'atmosphère, nos recherches ont fait du K2-18b le meilleur candidat à ce jour. C'est la seule exoplanète à remplir trois conditions d'habitabilité : les bonnes températures, une atmosphère et la présence d'eau.

Cependant, nous ne pouvons pas dire, avec les données actuelles, exactement quelle est la probabilité que la planète supporte la vie. Nos données sont limitées à une zone du spectre - cela montre comment la lumière est décomposée par longueur d'onde - où l'eau domine, donc d'autres molécules ne peuvent malheureusement pas être confirmées.


Comment deux lauréats du prix Nobel ont repéré la première exoplanète

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Michel Mayor et Didier Queloz ont remporté le prix Nobel pour leur découverte en 1995 d'une planète entourant une étoile lointaine dans la constellation de Pégase. Illustration : NASA

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Le prix Nobel de physique 2019 a été décerné mardi en partie à Michel Mayor et Didier Queloz pour une découverte étonnante qu'ils ont faite en 1995 : la première détection d'une planète en orbite autour d'une étoile lointaine semblable à notre Soleil. Avant cela, les seules planètes sur la carte étaient les huit de notre propre système solaire. Nous ne savions même pas si les planètes étaient communes ou rares dans l'univers - une question avec de grandes implications pour l'existence possible d'une vie extraterrestre.

C'était tout un exploit de détective scientifique. Mayor et Queloz ont observé une étoile de la constellation de Pégase appelée 51 Pegasi, située à 50,45 années-lumière. Nous pouvons voir la lumière émise par l'étoile, mais à cette distance, la taille angulaire de la source est trop petite pour que les télescopes puissent la résoudre. En d'autres termes, nous ne pouvons pas vraiment voir l'étoile elle-même. Et si vous ne pouvez pas voir l'étoile, vous ne pouvez certainement pas voir une planète beaucoup plus petite l'encercler.

Alors comment ont-ils fait ? Avec la physique, bien sûr. Comme pour toutes choses, la meilleure façon de le comprendre est de construire un modèle. Alors, construisons un modèle simple de la première exoplanète jamais détectée.

L'étoile 51 Pegasi ressemble beaucoup à notre Soleil - un peu plus massive, mais vous ne pourriez probablement pas les distinguer si elles étaient tout aussi proches. La planète, surnommée boiteusement 51 Pegasi b, est une géante gazeuse comme Jupiter, mais elle est ridiculement proche de son étoile, avec un rayon orbital d'environ 0,05 UA seulement. (AU signifie unité astronomique, qui est la distance moyenne de la Terre au Soleil.) Juste à titre de comparaison, Jupiter a un rayon orbital d'environ 5 UA.

Maintenant, je vais y revenir à l'envers, avec le recul. Nous utiliserons les masses estimées de l'étoile et de l'exoplanète, ainsi que le rayon orbital, pour modéliser le comportement de ce système étoile-planète, puis je montrerai comment vous pouvez le détecter. Le maire et Queloz, bien sûr, ont dû dériver ces estimations des données. Mais ils avaient probablement un modèle similaire en tête pour guider leur travail.

OK, dans tout système solaire, il y a une force gravitationnelle qui rapproche une étoile et une planète. Cette force d'attraction dépend de la masse de chaque objet (Ms et mp) et la distance (r ) entre eux, et sa grandeur est donnée par :


La lumière réfléchie d'une exoplanète détectée pour la première fois

Une équipe internationale d'astronomes, dirigée par le professeur Svetlana Berdyugina de l'Institut d'astronomie de l'ETH Zurich, a pour la première fois été capable de détecter et de surveiller la lumière visible diffusée dans l'atmosphère d'une exoplanète.

En utilisant des techniques similaires à la façon dont les lunettes de soleil Polaroid filtrent la lumière du soleil réfléchie pour réduire l'éblouissement, l'équipe de scientifiques a pu extraire la lumière polarisée pour améliorer le faible «éblouissement» de la lumière des étoiles réfléchie par une exoplanète. En conséquence, les scientifiques pourraient déduire la taille de son atmosphère gonflée. Ils ont également tracé directement l'orbite de la planète, un exploit de visualisation impossible à l'aide de méthodes indirectes.

L'exoplanète en transit à l'étude entoure l'étoile naine HD189733 dans la constellation Vulpecula et se trouve à plus de 60 années-lumière de la Terre. Connue sous le nom de HD189733b, cette exoplanète a été découverte il y a deux ans par spectroscopie Doppler. HD189733b est si proche de son étoile mère que son atmosphère se dilate à cause de la chaleur. Jusqu'à présent, les astronomes n'ont jamais vu la lumière réfléchie par une exoplanète, bien qu'ils aient déduit d'autres observations que HD189733b ressemble probablement à un « Jupiter chaud » – une planète en orbite extrêmement proche de son étoile mère. Contrairement à Jupiter, cependant, HD189733b orbite autour de son étoile en quelques jours plutôt qu'en 12 ans qu'il faut à Jupiter pour faire une orbite du soleil.

L'équipe internationale, composée de Svetlana Berdyugina, Dominique Fluri (ETH Zurich), Andrei Berdyugin et Vilppu Piirola (Observatoire de Tuorla, Finlande), a utilisé le télescope KVA de 60 cm par télécommande. Le télescope, qui appartient à l'Académie royale suédoise des sciences, est situé à La Palma, en Espagne, et a été modernisé par des scientifiques finlandais. Les chercheurs ont obtenu des mesures polarimétriques de l'étoile et de sa planète. Ils ont découvert que la polarisation culmine près des moments où la moitié de la planète est illuminée par l'étoile vue de la terre. De tels événements se produisent deux fois au cours de l'orbite, similaires aux phases de demi-lune.

La polarisation indique que l'atmosphère de diffusion est considérablement plus grande (>30%) que le corps opaque de la planète vu pendant les transits et se compose très probablement de particules inférieures à un demi-micron, par exemple des atomes, des molécules, de minuscules grains de poussière ou peut-être de la vapeur d'eau, qui a été récemment suggéré d'être présent dans l'atmosphère. De telles particules diffusent efficacement la lumière bleue - exactement selon le même processus de diffusion qui crée le ciel bleu de l'atmosphère terrestre. Les scientifiques ont également pu pour la première fois récupérer l'orientation de l'orbite de la planète et tracer son mouvement dans le ciel.

"La détection polarimétrique de la lumière réfléchie par les exoplanètes ouvre de nouvelles et vastes opportunités pour explorer les conditions physiques dans leurs atmosphères", a déclaré le professeur Svetlana Berdyugina. "De plus, on peut en apprendre davantage sur les rayons et les masses réelles, et donc sur les densités des planètes qui ne transitent pas."

Référence : Svetlana V. Berdyugina, Andrei V. Berdyugin, Dominique M. Fluri, Vilppu Piirola : Première détection de lumière diffusée polarisée d'une atmosphère exoplanétaire, Astrophys. J. Lett., publication en ligne le 24 décembre 2007.

Source de l'histoire :

Matériel fourni par ETH Zurich/Ecole polytechnique fédérale de Suisse. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.


La première exoplanète a été découverte il y a 25 ans

Il fut un temps où l'humanité croyait que la Terre était l'univers entier. Au fur et à mesure que notre place dans le cosmos devenait claire, il était naturel de se demander s'il y avait des planètes autour d'autres étoiles. Aujourd'hui, nous savons que la réponse à cette question est un "oui" retentissant, et tout a commencé il y a exactement 25 ans. C'est alors que les astronomes ont annoncé la découverte de la première exoplanète en orbite autour d'une étoile semblable au soleil. Il était connu sous le nom de 51 Pegasi b, et cela a changé à jamais la façon dont nous étudions l'univers.

Les astronomes ont annoncé la découverte de 51 Pegasi b le 6 octobre 1995. Je me souviens très bien d'avoir regardé un reportage à ce sujet quand j'avais 11 ans. Moins d'une semaine après l'annonce, une autre équipe avait confirmé l'observation, cimentant la place de 51 Pegasi dans l'histoire. C'était une grosse affaire à l'époque, et l'importance de la découverte n'est devenue plus claire que maintenant que nous sommes à l'âge d'or de la détection des exoplanètes. 51 Pegasi b a même valu à ses découvreurs un prix Nobel de physique en 2019.

51 Pegasi b orbite autour de l'étoile 51 Pegasi à environ 50 années-lumière de la Terre. Michel Mayor et Didier Queloz de l'Université de Genève ont repéré 51 Pegasi b en utilisant ce que nous appelons aujourd'hui la méthode de la vitesse radiale. Un spectroscope très sensible pointé sur l'étoile a montré de petits changements de vitesse de l'ordre de 70 mètres par seconde. La paire a confirmé que l'oscillation était due à la gravité d'une exoplanète - 51 Pegasi b. Nous découvrons encore quelques exoplanètes en utilisant cette même méthode de base, bien que la plupart des détections soient faites avec la méthode du transit. C'est ce que le télescope Kepler et le nouveau satellite TESS utilisent.

Les chercheurs ont déterminé que 51 Pegasi b était une géante gazeuse d'environ la moitié de la taille de Jupiter, et qui a ensuite servi de base au nouveau nom de la planète. En 2014, l'Union astronomique internationale (UAI) a lancé un projet visant à donner des noms propres aux étoiles et aux exoplanètes importantes au lieu du schéma de lettrage maladroit que nous utilisons pour la plupart d'entre elles. Il s'est arrêté sur Helvetios pour l'étoile et Dimidium pour la planète, dont ce dernier vient du latin pour “half.”.

La méthode de la vitesse radiale pour détecter une exoplanète.

Alors que 51 Pegasi b n'était pas le tout premier planétoïde découvert en dehors du système solaire, c'était le premier que nous considérerions comme une planète "réelle". Les premières détections d'exoplanètes ont été faites en 1992 lorsque les astronomes ont vu une paire de mondes (probablement détruits) en orbite autour d'un pulsar connu sous le nom de PSR B1257+12. Cependant, 51 Pegasi est une étoile de la "séquence principale" similaire au soleil, faisant de sa planète un objet beaucoup plus intéressant. La planète orbite également très près de l'étoile avec une température supérieure à 1 000 degrés Fahrenheit. Ce n'était pas compatible avec nos théories sur la formation du système solaire en 1995, mais nous savons maintenant que les « Jupiters chauds » sont assez courants.

Dimidium nous a mis sur la voie d'une meilleure compréhension de l'univers et de tous les progrès réalisés au cours des 25 années qui ont suivi. En 1995, nous connaissions une exoplanète. Maintenant, il y en a plus de 4 000 dans les livres. Il y en a même un juste à côté à Proxima Centauri. Où serons-nous dans 25 ans ? Des planètes extragalactiques ? Des planètes qui soutiennent la vie extraterrestre ? Votre supposition est aussi bonne que la nôtre.