À la découverte des exoplanètes, objets de tous les fantasmes

Eric Bottlaender
Spécialiste espace
03 janvier 2021 à 17h10
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Image d'artiste transmise par la Nasa en décembre 2011 de l'exoplanète Kepler-20e © Nasa/JPL-Caltech/AFP/Archives
Toutes les images d'exoplanètes de ce genre sont évidemment des vues d'artiste. Crédits NASA.

Après avoir terminé notre « tour du Système Solaire », vous ne serez pas si étonnés de savoir que la population planétaire autour des autres étoiles est au moins aussi exotique que la nôtre ! Bonne nouvelle, on détecte de plus en plus d'exoplanètes.

Cependant, ce qu'est une planète habitable fait encore débat.

Exoplanètes partout, signes de vie nulle part

Il existe donc des planètes autour d'autres étoiles. Un constat « logique » largement accepté, qui donna longtemps lieu à une « chasse » à la première observation. Il faudra attendre l'étude des pulsars en 1989 et 1990 pour que des « masses planétaires » soient officiellement détectées autour de pulsars, avant qu'en 1995 Didier Queloz et Michel Mayor confirment la détection de 51 Pegasi B, la première exoplanète autour d'une étoile. Ce qui leur vaudra tout de même le prix Nobel de Physique en 2019 !

25 ans plus tard, les humains ont déjà découvert (à l'écriture de cet article) 4 379 exoplanètes dans plus de 3 200 systèmes différents. Un extraordinaire vivier qui ne fait que s'agrandir avec les années : plusieurs milliers d'exoplanètes attendent encore l'officialisation de leur détection… Et il est devenu la norme de penser qu'il existe au moins une exoplanète en orbite autour de chaque étoile du ciel.

Il existe plusieurs méthodes pour détecter les exoplanètes (l'une des plus difficiles étant l'observation directe, donc la photo d'exoplanètes), mais deux d'entre elles sont les plus utilisées. Il y a d'abord l'étude des vitesses radiales. En observant le spectre lumineux des étoiles, on peut déterminer précisément leur distance grâce à l'effet Doppler. Si celle-ci varie à intervalles réguliers, c'est qu'une planète fait « trembler » lentement l'étoile. On parle alors de la méthode des vitesses radiales (qui évidemment fonctionne mieux avec de très grosses planètes qui tournent très rapidement autour de leur étoile).

Exoplanètes direct SPHERES ESO VLT 2 © ESO/Bohn et al.
Bon pour celles-ci c'est effectivement de l'observation directe ! Crédits ESO/Bohn et al.

L'autre méthode concerne aussi les spectres lumineux, mais observe leur intensité. En effet lorsqu'une exoplanète passe devant son étoile, la lumière qui nous parvient de cette dernière est moins puissante. En mesurant précisément ce « creux » et la régularité de ses apparitions, on peut détecter et même caractériser plutôt précisément une exoplanète !

Géantes exotiques et naines brunes : dans l'animalerie stellaire

Alors à quoi ressemblent nos lointaines voisines ? Eh bien sans surprise, il y a de tout… Et même beaucoup de nouveaux types de planètes que l'on ne connaissait pas, non représentées dans notre propre Système Solaire. Les planètes binaires par exemple, qui dansent l'une autour de l'autre. Il y a aussi des « Jupiter Chaudes », c'est-à-dire des géantes (parfois bien plus massives que Jupiter) qui orbitent très près de leur étoile, quitte même parfois à se faire désintégrer par elle. On recense aussi des « super-terres » qui sont des planètes rocheuses comme la nôtre, mais au moins deux fois plus grandes, mais aussi des « mini-Neptune » qui sont des planètes gelées plus petites que celle qui fait référence chez nous. En 2020, on a même trouvé une planète de la taille de Jupiter orbitant une toute petite naine blanche plus petite que lui.

Vous l'aurez compris, c'est très varié. Et cela dépend également beaucoup de l'étoile autour de laquelle tournent ces exoplanètes. Toutes n'offrent pas les conditions idéales de notre bon vieux Soleil : naines rouges qui éruptent d'intenses radiations, étoiles à bout de souffle ou prêtes à s'effondrer sur elles-mêmes…

Kepler_lastimage1.jpg
Les "images" photométriques des capteurs du télescope Kepler. On lui doit plus de la moitié des exoplanètes connues... Crédits NASA

Chercher une voisine de la Terre, plus facile à dire…

Forcément, notre quête des exoplanètes est un peu intéressée. Il faut dire que dans notre voisinage immédiat, les possibilités d'exploration habitée sont limitées par des planètes (relativement) peu accueillantes. Et si c'était mieux ailleurs ? Pas facile d'en savoir plus. On a ainsi défini une « zone habitable » au sein de laquelle une planète avec une atmosphère pourrait bénéficier d'eau liquide, mais ce n'est pas si simple. Il faut en effet la bonne étoile (stable, de préférence), que le système sur place soit stable (on est si vite à la merci d'un astéroïde) mais aussi que la planète soit bien rocheuse (de loin il y a quand même un doute) et que son atmosphère soit compatible (parce que Venus par exemple, c'est pas compatible). Globalement, identifier formellement une planète comme habitable est encore impossible aujourd'hui. Les « Jumelles de la Terre » ne sont donc pas à l'ordre du jour, malgré certains articles de médias peu scrupuleux.

Au contraire, il s'agit d'une traque fabuleuse pour identifier les bons marqueurs et les bons indices qui pourraient prouver que les bons ingrédients sont présents sur place. A cet effet après une première vague de découvertes d'exoplanètes (on en doit plusieurs milliers au télescope Kepler), deux satellites récents étudient les étoiles les plus brillantes autour de la Terre (TESS ) et sont capables de caractériser avec une grande précision les exoplanètes par la méthode des transits (CHEOPS ). Avec le télescope James Webb, il sera peut-être possible de confirmer la présence d'une éventuelle atmosphère autour de planètes rocheuses, mais cela restera un exercice difficile.

planète exoplanète vue d'artiste exo
Ceci par exemple est une pure vue d'artiste. On ne sait même pas si cette planète est rocheuse. Crédits NASA

Les exoplanètes resteront longtemps une quête à sens unique

L'un des jeux d'esprits que certains aiment mener lorsqu'on découvre une nouvelle exoplanète « prometteuse » c'est celui d'en calculer le temps de trajet. Malheureusement, il faut vous y faire : les autres étoiles sont particulièrement lointaines, et même Proxima Centauri (autour de laquelle on a bien trouvé au moins une exoplanète) à plus de 4 années lumières de la Terre est absolument hors de portée… Même si on disposait d'un véhicule extraordinaire capable de foncer à quelques pourcentages de la vitesse de la lumière (ce qui n'est pas le cas), il faudrait plusieurs générations pour rejoindre ce système planétaire. Qui rappelons-le n'est « que » le plus proche. Il y a des exoplanètes plus intéressantes et avec de meilleures conditions, mais qui impliqueraient des siècles de trajet au minimum (avez-vous lu le « papillon des étoiles » de Werber ?). Il sera impossible de visiter les exoplanètes avant de savoir « casser » la physique moderne, si l'humain a un jour l'occasion de le faire. En attendant, la fiction remplit bien son rôle, et puis améliorer nos moyens d'observation est déjà un objectif ambitieux.

Consolons-nous avec les posters du « bureau des exoplanètes » de la NASA !

Exoplanète bureau © NASA
Modifié le 15/01/2021 à 15h41
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SPH
On est bien sur terre. Au lieu de dépenser des milliards de dollars en satellites et autres sondes, on ferait mieux de le consacrer aux terriens…
nicgrover
Toujours aussi intéressant à lire et donc à découvrir. Merci M Bottlaender<br /> On en redemande et tant pis pour les grincheux…
mcbenny
J’ai un problème avec la méthode des spectres lumineux. Il me semble que toutes les planètes du système solaire tournent sur le même plan ou quasiment, mais cela ne signifie pas que les éventuelles planètes des systèmes qu’on tente d’obeserver ont leur planètes qui tournent sur une elliptique qui les feraient passer entre leur étoile et nous. Cette situation doit même être extrêmement minoritaire (1/360 si on ne comte que les degrés entiers c’est ça ?).<br /> Donc espérer que l’elliptique soit compatible, et qu’on regarde au moment ou la planète passe me fait penser à quelqu’un qui ne reconnaitrait comme galets que les galets parfaitement circulaires sur une plage de galets.<br /> Pour ceux qui n’auraient pas compris, je ne connais rien à l’astronomie.
Peter_Vilmen
C’est vrai que le GPS et la cartographie satellite sont totalement inutiles…
ebottlaender
C’est une remarque tout à fait pertinente, bien qu’en réalité la proba ne soit pas de 1/360 mais soit bien plus élevée. D’une part parce qu’il est relativement aisé de savoir quel est le plan solaire des étoiles que l’on observe. D’autre part parce qu’avec la taille des exoplanètes et leur orbite par rapport à leur étoile, il peut y avoir des différences d’une dizaine de degrés tout en observant encore un transit.<br /> Cela étant, c’est vrai qu’on passe à côté de dizaines, voire de milliers d’exoplanètes avec cette méthode… Qui reste la plus facile. Les autres se heurtent à des problèmes de sensibilité et de technique.
philouze
«&nbsp;Au lieu de dépenser des milliards de dollars en satellites et autres sondes, on ferait mieux de le consacrer aux terriens…&nbsp;»<br /> les «&nbsp;terriens&nbsp;» consacrent des dizaines de milliers de milliards par an a tout sauf améliorer le sort des autres terriens.<br /> Le seul budget militaire américain est de 740,5 milliards. par an.<br /> Le foot mondial c’est dans les 450 milliards<br /> je te passe la mode (qui en plus est le prototype de l’obsolescence intégrée et de la futilité) , la pub mondiale, les pseudo médecines, les paris et jeux d’argent…<br /> Alors dans ton échelle de critique des dépenses, ne serait-ce que penser à s’attaquer aux objets de la science, sans même comprendre que c’est très probablement l’étude spatiale qui sauvera l’humanité (et peut être la planète) à moyen comme à long terme, c’est vraiment du bas niveau, tu vaux mieux que ça.<br /> Et puis au final 90% des investissements se changent en salaire (pour des scientifiques) qui nourrissent donc des terriens. Sauf que ceux là construisent du savoir plutôt que de balancer des bombes ou pousser une boulette en cuir sur un gazon.
montagne04
Vous avez parfaitement compris, votre raisonnement est juste. Cette méthode ne fonctionne que dans le cas où l’écliptique des exoplanètes se confond (à peu près) avec le notre. Et encore, seulement pour les exoplanètes «&nbsp;rapides&nbsp;». Impossible de détecter des exoplanètes qui orbitent leur étoile à l’échelle d’un ou plusieurs siècles. Cela implique qu’il y en a beaucoup plus que celles détectées. Mais c’est tout ce que les chercheurs ont trouvé. Et la discipline est toute récente, 25 années à peine !
Zakalwe
@montagne04 Je plussoie sur l’écliptique ; il y a donc des étoiles qui apparaissent (vu de la Terre) sans planètes alors qu’elles en ont.
ebottlaender
J’avoue que je ne m’attendais pas à du complotisme sur un article sur les exoplanètes.<br /> Comme toujours, je m’en vais vous rappeler qu’il y a des centaines de preuves que les humains sont déjà allés poser le pied sur la Lune, que vous pouvez choisir de ne pas les voir mais que cela vous limite plutôt que de faire de vous un «&nbsp;chercheur de connaissance&nbsp;». Et ce n’est pas une vidéo youtube qui devrait forger votre avis, plutôt l’avis des scientifiques, des astronautes, des ingénieurs qui ont participé à cette aventure.
simdia
J’aime mieux fantasmer sur une planète « propre ». Mais il est évident que cela restera un fantasme à jamais.
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