Peut-être qu'une étoile sur quatre a des planètes. Crédit d'image: Hubble. Cliquez pour agrandir.
Au cours de la dernière décennie, plus de 130 planètes extrasolaires ont été découvertes à ce jour. La plupart de ceux-ci ont été trouvés en utilisant une technique qui mesure de minuscules changements dans la vitesse radiale d’une étoile, la vitesse de son mouvement par rapport à la Terre. Dans une conférence lors d'un récent symposium sur les planètes extrasolaires, l'astronome Alan Boss, de la Carnegie Institution de Washington, a présenté cet aperçu des mesures difficiles - et des découvertes profondes - faites par les chasseurs de planètes utilisant la technique de la vitesse radiale.
En 1991, Michel Mayor et Antoine Duquennoy ont publié une étude classique des étoiles binaires dans notre voisinage solaire. Ils ont trouvé tous les compagnons binaires qu'ils pouvaient, mais il y avait environ 200 autres étoiles de type G qui ne semblaient pas avoir de compagnons binaires. Par la suite, Michel Mayor, avec Didier Queloz, a décidé de regarder ces quelque 200 étoiles, analogues solaires potentiels, pour voir s'ils avaient des systèmes planétaires. La technique utilisée a consisté à rechercher des oscillations stellaires, des changements cycliques de la vitesse radiale des étoiles, induits par le remorquage gravitationnel des planètes en orbite.
Au printemps 1994, ils ont installé un nouveau spectromètre sur leur télescope à l'Observatoire de Haute Provence, ELODIE, qui avait une résolution d'environ 13 mètres par seconde. C'était à peu près le bon niveau pour pouvoir voir l'oscillation de vitesse, l'oscillation Doppler, induite dans le Soleil par une planète semblable à Jupiter. À la fin de 1994, ils avaient remarqué une oscillation très intéressante dans une étoile appelée 51 Peg.
Malheureusement, 51 Peg à ce moment-là se rapprochait de plus en plus du Soleil et ne pouvait pas être observé, donc ils ont dû prendre un congé sabbatique de 6 mois, et revenir à l'été 1995 et recommencer à regarder 51 Peg. Ils ont eu une course d'observation de 8 nuits à l'Observatoire de Haute Provence, et à la fin de cette course d'observation, ils étaient prêts à aller à Nature et à publier.
La courbe qu'ils ont produite correspondait à un modèle de 51 Peg, une étoile de type solaire, en orbite autour d'une planète avec environ la moitié d'une masse de Jupiter, sur une belle orbite circulaire. Le seul problème était que l'objet avait une période orbitale de 4,23 jours. Il tournait autour de 0,05 UA, loin de l'endroit où les gens s'attendaient à trouver des planètes de la masse de Jupiter. C'était donc un peu un casse-tête. Mais il était clair très tôt que cela devait être une planète, qui s'était peut-être formée plus loin et avait migré vers l'intérieur. C'était la seule façon d'expliquer comment elle pouvait exister à cet endroit.
L'étape suivante consistait à voir si quelqu'un d'autre pouvait reproduire le résultat. Parce que, bien sûr, le problème critique avec la planète autour de l'étoile de Barnard était que personne ne pouvait le confirmer. Il y avait plusieurs autres efforts de chasse à la planète en cours à l'époque en 1995, mais les gens qui sont arrivés en premier au télescope étaient Paul Butler et Geoff Marcy. Ils ont pu confirmer la planète de 51 Peg, avec une dispersion encore plus petite que les mesures de découverte originales.
Nous avons réalisé à ce stade que le domaine des planètes extrasolaires était vraiment né. En octobre 1995, une nouvelle ère est entrée, où nous avons en fait des preuves convaincantes et solides de l'existence de planètes extrasolaires autour des étoiles normales.
Maintenant, Geoff et Paul travaillaient dans ce domaine depuis de nombreuses années. Ils avaient en fait commencé sérieusement vers 1987, et ils avaient donc beaucoup de données prêtes à être analysées. Ils ont immédiatement commencé à réduire toutes leurs données, à la recherche d'orbites à courte période, ont pris d'autres mesures et, en janvier 1996, ils ont pu annoncer quelques planètes supplémentaires. L'un d'eux, 47 UMa b, était considérablement plus rassurant pour une planète que celui découvert en orbite autour de 51 Peg. C'était à peu près un objet de 2 ou 3 masses Jupiter en orbite à une distance d'environ 2 UA, plus comme ce que nous nous attendions à trouver sur la base des planètes de notre propre système solaire. Nous savons maintenant qu'il s'agit d'un système à planètes multiples, mais à l'époque, ils l'adaptaient à une seule orbite képlérienne.
Presque toutes les planètes extrasolaires connues ont été trouvées en utilisant cette technique de vitesse radiale; environ 117 planètes ont été découvertes de cette façon. Mais il y a une autre façon de trouver des planètes, la détection de transit. La première détection de transit a été réalisée par David Charboneau et ses collègues et séparément par Greg Henry et ses collègues en 2000. C'était une planète qui avait été découverte à l'origine par la vitesse radiale, mais ensuite ces autres chercheurs ont poursuivi et ont fait à la fois au sol et plus tard Hubble photométrie de l'étoile hôte et a trouvé une courbe de lumière vraiment merveilleuse, indicative du passage de la planète devant l'étoile, atténuant légèrement sa lumière. La détection initiale par l'équipe de Charbonneau a été effectuée, croyez-le ou non, à l'aide d'un télescope de 4 pouces dans un stationnement à Boulder, au Colorado.
La baisse de l'amplitude lumineuse de l'étoile est d'environ 1,5%, il est donc vraiment étonnant que cette toute première détection de transit ait pu être effectuée par un bon télescope amateur. Lorsque HST est retourné et a refait la photométrie avec une précision beaucoup plus élevée, il a produit une courbe de lumière incroyablement belle, qui est si précise que vous pouvez l'utiliser pour essayer de rechercher des lunes autour de la planète et de limiter la taille.
Ainsi, les transits entrent maintenant en eux-mêmes. Je pense que c'est la deuxième façon de trouver des planètes. Six planètes ont été découvertes par des transits maintenant.
Source d'origine: NASA Astrobiology
