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QUESTION
Sommes-nous les seuls dans l'Univers ?
ASTRONOMIE
| Sujet | intervenant | date |
| A la recherche de nouveaux mondes : les planètes extrasolaires. | Roger FERLET | 2 Février 2011 |
Ce compte-rendu a été effectué par Monsieur Beranrd LHERITIER du Cercle des Amateurs d'astronomie. Je le remercie.
En passant, n'hésitez pas à vous rendre sur le site de Lyse LHERITIER, épouse de Bernard,
immense artiste, pastelliste de talent, dont vous trouverez les oeuvres et le parcours ici => http://www.lyselheritier.fr/
Roger FERLET est membre de l'Institut d'Astrophysique de Paris
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I) Pourquoi les chercher ?
Le Soleil est environné d'un cortège de
planètes ; les autres étoiles, pour la plupart, ont aussi les leurs. On les
nomme les planètes extrasolaires ou exoplanètes.
a) Les astronomes tentent de détecter ces
planètes pour mieux comprendre le système solaire et sa formation. Jusqu'en
1995, le seul système planétaire à notre
le système solaire,
cela fait peu pour tout expliquer. Autour du Soleil, toutes les planètes
tournent dans le même sens et dans le même plan : est-ce une loi générale ?
b) Sommes-nous seuls dans l'univers ?
Epicure déjà était sûr que les mondes sont
en nombre infini.
Giordano Bruno pensait que chaque étoile
était un Soleil semblable au nôtre et que tous ces Soleils étaient entourés de
planètes habitées. Comme l'Eglise ne partageait pas ce point de vue,
Bruno fut
brûlé vif sur la place Navonne à Rome en 1600.
Plus tard, Fontenelle fait paraître les
Entretiens sur la pluralité des mondes. On y apprend que la Lune elle-même est
habitée !
Camille Flammarion signe La pluralité des
mondes habités en 1862.
Dans le même esprit, Schiaparelli observe
sur Mars un réseau de canaux et admire l'ingéniosité des habitants qui ont mis
en valeur leur planète. Il faudra les observations précises d'Antoniadi
en 1909
pour qu'on sache enfin que Schiaparelli avait la berlue !
Face à tant de spéculations gratuites,
rappelons que l'astronomie est une science d'observation. Les chercheurs
accumulent les observations, puis les utilisent
pour construire une théorie, un
modèle.
II) Deux difficultés
a) La distance entre les planètes et leurs
étoiles n'est jamais très grande. Vue depuis la Terre, la séparation angulaire
est très petite. Nos télescopes ne peuvent pas distinguer
des points aussi serrés
qu'une étoile et ses planètes.
b) Le contraste de luminosité entre
l'étoile et sa planète est énorme. La planète est noyée dans la lumière de
l'étoile, qui est 10 milliards de fois plus brillante. Posons un petit ver
luisant
auprès d'un énorme phare de marine, situé à Marseille, et tentons de
voir la lumière de l'insecte depuis Paris : mission impossible !
Les astronomes observent en infrarouge,
domaine où l'étoile brille moins fort, et la planète davantage. Ce n'est pas
facile, mais les chercheurs ont obtenu tout de même la photo d'une étoile
avec
sa planète et son nuage d'Oort.
Et même dans le domaine visible, le
télescope spatial Hubble nous a montré l'étoile Fomalhaut accompagnée d'une
planète.
En 2008-2009, on a trouvé une planète dans
le disque de poussière qui entoure l'étoile Bêta Pictoris.
III La détection
a) Astrométrie Etoile et planète tournent
ensemble autour de leur centre de masse. C'est-à-dire que l'étoile se déplace
très légèrement sur le ciel. Ces déplacements sont trop petits
pour que nous
ayons pu les mesurer jusqu'à présent, mais le futur satellite astrométrique
Gaia sera sans doute capable de mesurer de tels déplacements pour détecter des
planètes.
b) Chronométrie
Les pulsars sont d'anciennes étoiles, qui
nous envoient des signaux radio selon un rythme extrêmement précis. La présence
des planètes, en faisant balancer le pulsar, provoque une avance,
puis un
retard, mesurables. C'est ainsi qu'on a trouvé un pulsar à trois planètes, dont
l'une n'est pas plus grande que la Lune.
Mais il faut attendre peu de détections
par cette méthode parce que le nombre des pulsars connus n'est pas énorme et
parce qu'il faut que leurs planètes passent entre l'étoile morte et l'observateur.
c) Spectroscopie
Le léger mouvement de l'étoile autour de
sa planète peut se faire sur la ligne de visée (si l'astronome a de la chance)
C'est-à-dire que l'étoile, tantôt se rapproche de l'observateur, tantôt s'en
éloigne.
Le spectroscope est un appareil qui
décompose la lumière des étoiles, à la façon dont l'arc en ciel décompose celle
du Soleil en plusieurs couleurs. Quand l'étoile se rapproche,
les raies du
spectre se décalent vers le bleu et quand l'étoile s'éloigne, les raies se
décalent vers le rouge. L'intensité du décalage fait connaître la vitesse de
l'étoile.
Connaissant la masse de l'étoile et la
vitesse que la planète est capable de lui donner, on en déduit la masse de la
planète. C'est ainsi qu'en 1995, les deux Suisses, Michel Mayor et Didier
Quelloz, ont découvert la planète 51 Pégasi b.
Grande stupeur dans le monde des
astronomes : une planète de type Jupiter, tournant au ras de son étoile,
c'était le premier " Jupiter chaud "! Le système solaire ne serait
donc pas
représentatif de ce qui se passe partout autour des étoiles ? En tout
cas, cette planète extraordinaire n'avait pas pu se former si près de son
étoile : et voici confirmée la théorie qui voulait
que les planètes gazeuses se
forment loin du Soleil, puis migrent vers le lieu où nous les voyons
aujourd'hui.
d) Photométrie
La planète, en passant devant son étoile,
fait écran et un photomètre précis enregistrera une baisse de luminosité.
L'intensité de la baisse donne une idée de la taille de la planète
en fonction
de celle de l'étoile.
Puis la vérification par la spectroscopie
donne la masse. De ces deux paramètres, masse et taille, on déduit la densité
de la planète : est-elle gazeuse ou rocheuse ?
La première planète trouvée par "
transit "fut Osiris
La photométrie est la méthode utilisée par
le satellite Corot. Il en est à une vingtaine de planètes détectées, vérifiées
par spectroscopie.
Le satellite Kepler de la Nasa, plus
puissant que Corot, amène aussi sa moisson d'exoplanètes.
Lorsque la planète passe derrière son
étoile, elle est occultée à son tour, on ne la voit plus briller, on surveille
le transit secondaire.
Si cette observation se fait en
infrarouge, le transit secondaire fera connaître la luminosité infrarouge de la
planète elle-même, on en déduira sa température.
Si la planète possède une atmosphère, le
transit la révélera et le spectre fera connaître sa composition chimique.
IV Situation actuelle
Nous en sommes à 519 planètes
extrasolaires détectées et chaque mois en amène d'autres. " Nos "
planètes se répartissent dans 435 systèmes planétaires différents, avec 54
systèmes multiples, jusqu'à 6 planètes autour d'une même étoile.
Conclusion : la Galaxie abrite
certainement des centaines de millions de planètes.
La planète Osiris voit son hydrogène
arraché et expédié dans l'espace, soufflé par le vent de son étoile : ainsi
comprenons-nous mieux comment la Terre a perdu son hydrogène autrefois.
L'effort d'aujourd'hui consiste à tenter
de détecter une planète de masse comparable à celle de la Terre, située dans la
zone habitable de son étoile, c'est-à-dire à la distance où l'eau
existe sous
forme liquide. L'exoplanète qui répond le mieux à cette demande, pour le
moment, est Gliese 581, découverte par Michel Mayor. Avec ses deux masses
terrestres,
elle est encore un peu grosse.
Un grand télescope au Chili est équipé
d'un nouveau spectroscope, Harps, dont on attend beaucoup. Bientôt un
spectroscope encore plus puissant sera installé sur un télescope encore plus
grand,
le V.L.T.
Il est question aussi de continuer la
traque des planètes extrasolaires dans l'Antarctique, où six mois de nuit
favorisent les observations.
Darwin sera un ensemble de télescopes
installés dans l'espace. Il prendra des photos des planètes et fera des
spectres de leurs atmosphères, à la recherche des traces de vie
Les astronomes sont de plus en plus
nombreux à penser que nous sommes seuls dans l'univers. Des formes de vie
seront peut-être trouvées un jour, mais une vie intelligente est peu probable :
s'ils existent et s'ils ont une technologie avancée, pourquoi ne sont-ils pas
là ? Tel est le paradoxe de Fermi.
La recherche s'intensifie sans cesse car
le nombre des chercheurs vivant aujourd'hui est bien plus grand que le nombre
total de tous ceux qui ont existé depuis le début de l'humanité.