Les Exoplanètes

l'homme a toujours voulu découvrir des planètes nouvelles dans notre système solaire, et également en dehors.

Pour cela au depart par observation depuis le sol et imagerie directe, puis comme avec les moyens de l'époque les choses étaient impossible, ils ont chercher des moyens indirects comme l'astrometrie.

Cette méthode consiste à mesurer le déplacement de l'étoile sous l'influence de planètes : si celles-ci sont suffisamment massives, l'étoile, vue par l'observateur, a un mouvement apparent du à son déplacement autour du centre de gravité de l'ensemble étoile-planète, mais là encore à l'époque les moyens ne sont pas assez evolués pour permettre ce genre de découvertes.

C'est en 1994 que sont détectée accidentellement deux planètes en voulant mesurer la périodicité des émissions radio de pulsars.

La première détection par la méthode des vitesses radiales est obtenue en 1995 par les astronomes Michel Mayor et Didier Queloz de l'Observatoire de Genève.

Mayor et Queloz détectent plusieurs planètes de la taille de Jupiter orbitant à très faible distance d'étoiles naines. Ces découvertes remettent en cause le modèle de formation des planètes déduit des caractéristiques de notre système solaire et peut être également le caractère universel des planètes telluriques. Elles accroissent l'intérêt de projets de détection d'exoplanètes.

Vitesse radiale = HARPS et ELODIE en 1989

Transit = à partir de 2002 COROT, KEPLER, TESS, PLATO. 

Imagerie = SPHERE en 2004

Lentille gravitationelle = WFIRST en 2004

Astrométrie = GAIA en 2013

Le telescope Kepler est un telescope spatial lancé en 2009 par l'agence spatiale américaine (NASA).

Il utilise la méthode des transits qui détecte la présence d'une planète en mesurant la variation de luminosité de l'étoile hôte lorsque la planète s'interpose entre celle-ci et la Terre.

Kepler dispose d'un télescope de 0,98 mètre de diamètre équipé d'un détecteur de 95 millions de pixels qui lui permet de mesurer l'intensité lumineuse d'une étoile avec une précision photométrique effective d'environ 40 ppm pour une étoile de magnitude apparente de 12.

2 662 planètes (confirmées par d'autres observations) ont été découvertes par KEPLER, soit plus de la moitié des exoplanètes découvertes à cette date.

Voici la zone étudié par le téléscope spacial Kepler. credit : Par NASA/Ames/JPL-Caltech, Image credit: Software Bisque

Kepler a confirmé que la majorité des étoiles disposaient sans doute d'au moins une planète.

c'est dans la constellation du Cygne que les observations ont été dirigées, le téléscope a à ce jour découvert 2662 planètes, on imagine combien la tache est hardue, et combien il existe de planètes si l'on devait étudier l'ensemble de notre plus proche voisinage, c'est ce que devrait faire le telescope TESS qui depuis pres d'un an s'active et a deja découvert de nombreuses planètes.

Toi 125 est un système qui ce trouve à la distance 363 années-lumière de la Terre

Découvert par le telescope TEES en 2019, les planètes composant ce système sont au nombre de trois, deux ont été découvertes en 2019 et une en 2020.

L'étoile TOI-125 est de type K, avec une masse de 0,87 masse solaire et un rayon de 0,85 rayon Solaire.

La planète b découverte en 2019 par Quinn, orbite a la distance de 0,0521 UA de son étoile en 4,7 jours, elle aurait une masse de 8,02 masses terrestre, et un rayon de 0,246 rayon Jovien, elle aurait une excentricité de 0,18.

La planète c découvert également en 2019 par Quinn, orbite quand à elle à la distance de 0,0818 UA en 9,2 jours, sa masse est de 8,2 masses terrestres et son rayon est égal à 0,249 rayon Jovien.

La planète d découverte en 2020 par Nielsen, orbite en 19,98 jours à la distance de 0,137 UA, sa Masse est de 13,6 Masses terrestre (0,043 masses Joviennes), son rayon serait de 2,93 rayon terrestre soit 0,261 rayons Jovien..

Image réalisé par mes soins avec le logiciel Universe Sandbox2

Gliese 1061 est une étoile de Type M de la Constellation de l'Horloge.

Trois planètes ont été découvertes en 2020 orbitant autour de cette étoile :

GJ 1061b est une super-terre, sa masse serait de 1,37 Masse terrestre. Elle orbite autour de l'étoile GJ1062 en 3,2 jours à une distance de 0,021 UA.

Son rayon serait de 1,1 rayon terrestre.

GJ 1061c a une Masse de 1,74 Masses terrestre. La planète orbite autour de son étoile en 6,7 jours à 0,04 UA.

GJ 1061d sa Masse est de 1,64 Masses terrestre, elle orbite en 13 jours à la distance de 0,054 UA (GJ 1061d se trouve dans la zone d'habitabilité de son étoile) 

Wasp-76b est une exoplanète découverte en 2013, par la méthode du transit. La planète est située à 640 années lumière de la Terre dans la constellation des Poissons.

Cette planète se trouve à 0,0330 UA de son étoile soit 4 936 730 Km (la Terre se trouve à 149 597 870 Km de notre soleil).

Wasp-76b est deux fois plus grand que jupiter (1,83 fois le diamètre de Jupitère), avec une masse de 0,92 Masse Jup.

La planète est vérrouillée gravitationnellement, sa période de rotation est égale à sa période de révolution. Ainsi elle montre toujours la même face a son étoile.

Sa période orbitale est de 1,8099 Jours, autant dire que sur Wasp-76b une année dure mois de deux jours, la planète faisant le tour de sont étoile en un peu plus de 43 heures (heures de notre Terre).

Wasp-76b est si proche de son étoile, que les temperatures sur sa face éclairée peuvent monter jusque 2500°C, la planète etant constituée en grande quantité de Fer, a cette température, celui-ci s'évapore dans l'atmosphère, ensuite les vents violents apportent des nuages chargés de fer du coté de la face sombre plus froide (environ 1500°C), les scientifiques pensent que sur cette planète il pleuvrait du fer en fusion.

Image credit: NASA/JPL-Caltech

Le Système K2-138 se trouve dans la contellation du Verseau, son étoile principale est de Type K1V, d'une masse de 0,93 Masse Solaire, un rayon de 0,86 Rayon Solaire et une température de 5378°K (5105°C).

K2-138 L'étoile centrale du système K2-138 est légèrement plus petite et plus froide que notre Soleil. Les cinq planètes connues à ce jour orbitant autour de cette étoile, auraient des tailles comprises entre celle de la Terre et celle de Neptune.

La planète b est potentiellement rocheuse tandis que les planètes c, d, e et f contiennent probablement de grandes quantités de glace et de gaz.

Les cinq planètes ont des périodes orbitales inférieures à 13 jours et sont donc toutes extrêmement chaudes, avec des températures moyennes allant de 400 à 1.000 °C

K2-138b serait une planète de Type Super-Terre, elle aurait un rayon de 1,57 rayon Terrestre et sa période orbitale serait de 2,35 jours  sur un demi grand-axe de 0,0338 UA.

Sa température pourrait être superieure à 1000°C.

K2-138c la seconde planète de ce Système par ordre éloignement de l'étoile, serait probablement une géante gazeuse de Type mini-neptune, avec un rayon égal à 2,25 fois le rayon de la Terre. Sa période orbitale serait de 3,56 Jours, sur un demi grand-axe de 0,4461 UA.

Son inclinaison serait de 88,1° et son excentricité de 0,045°.

Sa tempèrature pourrait atteindre les  1140°K  (867°C).

K2-138d troisième planète de ce système fut découverte en 2017 et confirmé en 2018.

Son Rayon est de 2,34 rayon terrestre.

Sa période orbitale est de 5,40479 Jours à la distance de 0,058093 UA, avec une excentricité de 0,043° et une inclinaison de 89°.

Sa température de surface serait de 992°K (soit 719°C)

K2-138e quatrième planète du Système confirmée également en 2018, découverte en 2017 par la méthode du transit.

Elle a un rayon de 3,318 rayon terrestre (21 141 Km).

Elle orbite à une distance de 11 698 553 Km (0,0782 UA) de l'étoile K2-138, en 8,26 Jours, avec une excentricité de 0,077° et une inclinaison de 88,6°.

Sa température de surface serait de 861°K (588°C).

K2-138f est la cinquième planète du Système K2-138, découverte par la méthode du transit en 2017 et confirmée en 2018

Elle orbite en 12,757 Jours autour de son étoile à la distance de 0,10447 UA (15 628 489 Km).

Son rayon serait de 2,84 rayon terrestre (18 112 Km), son excentricité est de 0,062° et son inclinaison de 88,8°.

La température de surface de K2-138 f est de 745°K (472°C).

Il pourrait même y en avoir une sixième (K2-138g), car celles qui sont déjà détectées montrent des effets de résonances orbitales rappelant ceux des lunes de Jupiter. Ces perturbations gravitationnelles entre les cinq exoplanètes connues pourraient trahir l'existence d'une sixième.

L'intérêt de cette découverte, hormis le fait qu'elle est l'œuvre d'amateurs (d'Exoplanet Explorers), est que ce système est le seul connu à présenter une telle chaîne de résonances orbitales. Cela pose des contraintes nouvelles sur les théories de la formation des planètes. Selon Christiansen, il serait difficile de rendre compte de l'existence d'un système aussi régulier avec les théories habituelles faisant intervenir des scénarios chaotiques de la naissance des planètes. 

Image d'artiste : NASA's Goddard Space Flight Center/Francis Reddy.

K2-288 est un Système double composé d'au moins deux étoiles (K2-288A et K2-288B), ces deux étoiles orbitent autour d'un même point de gravité, chacune à environ 55 UA de ce centre commun de gravité (soit 55 fois la distance Terre/Soleil).

Les deux étoiles de ce Système sont deux naines rouges, K2-288A avec un rayon de 0,45 rayon Solaire et une masse de 0,52. K2-288B quand à elle aurait un rayon de 0,32 rayon Solaire et une masse de 0,33.

Elles sont beaucoup moins chaudes que le soleil K2-288A aurait une température d'environ 3584°K (3311°C) et K2-288B 3341°K (3068°C)... (température moyenne à la surface du soleil = 5778°K (5005°C). Leur luminosité et de 0,03236 et 0,0123 fois la luminosité du soleil.

Ce Système se trouve dans la Constellation du Taureau 

Une planète à été détectée orbiant autour de l'étoile K2-288B, elle fut annoncée le 7 Janvier 2019, car dans un premier temps (2015) les données n'était pas assez interessantes... mais elles ont ensuite etaient mise sur le serveur du nouveau projet Exoplanet Explorers du site de sciences participatives Zooniverse (Plateforme de scientifiques citoyens). Ceux-ci ont repéré trois transits de la naine rouge EPIC 210693462, et affinant les données ils ont determiné qu'une planète candidate serait bien existante, elle semblait très similaire en taille et en température à la Terre. Les spécialistes reprirent les données et ont pu confirmer l'excistance du Système double ainsi que de la planète.

K2-288Bb possède un rayon de 1,90 rayon terrestre, elle se situe dans la zone nommée "fossé de Fulton" comprise entre 1,5 et 2,0 rayons terrestres. Cette limite est la taille où les super-Terres rocheuses accumulent d'épaisses couches de gaz et commencent a se transformer en mini-Neptunes.

K2-288Bb pourrait être soit un mini-Neptune à basse densité, soit une grande super-Terre rocheuse.

Sont atmosphère subit actuellement une évolution ou une érosion. La planète est en orbite autour de la zone habitable de son étoile hôte K2-288B, où les températures sont idéales pour qu’une planète maintienne de l’eau liquide dans une atmosphère adéquate.

K2-288 Bb a une température d'équilibre de -46,79°C (226,36 K), inférieure à la température de la Terre -18 ° C (255 K), elle reçoit moins de lumière de son étoile que la Terre n'en reçoit du Soleil.

Une année sur la planète K2-288Bb durerait 31,393 jours, la planète faisant le tour de son orbite en un peu plus de 31 jours. Elle orbite à la distance de 0,164 UA (comparé à Mercure par exemple qui orbite autour de notre soleil en 88 jours à 0,38 UA).

Mercure n'est pas dans la zone "d'habitabilité" du soleil, or K2-288Bb elle est bien dans la dite zone de sn étoile, car cette étoile et plus petite et moins chaud que le soleil.

K2-288Bb serait en rotation synchrone autour de son étoile, ainsi elle présente toujours la même face à K2-288B. D'apres les données, si la planète etait en orbite autour de l'étoile principale (K2-288A), son demi grand-axe serait de 0,231 UA (cela la placerait toujours dans la zone dite "d'habitabilité".

L'étoile principale Beta Pictoris d'une Magnitude absolue de 2,42 (magnitude apparente 3,861), aurait un rayon de 1,8 rayon Solaire, une masse de 1,75 la masse du soleil et serait 8,7 fois plus lumineuse. c'est une étoile de Type AV, sa température serait de 7 779°C (8 052°K).

The main star Beta Pictoris with an absolute magnitude of 2.42 (apparent magnitude 3,861), would have a radius of 1.8 solar ray, a mass of 1.75 the mass of the sun and would be 8.7 times brighter. it is a type AV star, its temperature would be 7,779 degrees Celsius (8,052 degrees Fahrenheit)

C'est une étoile variable de type Delta Scuti.

Située dans la Constellation du Peintre (dans l'Hémisphère Sud), à plus de 63 années-lumière du Soleil, elle est la deuxième étoile la plus brillante de cette constellation.

Le Système Beta Pictoris est actuellement l'un des plus interessant et à plus d'un titre.

It's a variable Delta Scuti star.
Located in the Constellation of the Painter (in the Southern Hemisphere), more than 63 light years from the Sun, it is the second brightest star in this constellation.
The Beta Pictoris System is currently one of the most interesting and in more ways than one.

Des observations détaillées révèlent un large disque de poussière et de gaz autour de l'étoile Béta Pictoris, qui a été le premier disque de débris photographié de l'histoire.

La matière du disque de débris de Beta Pictoris pourrait être la source dominante de météoroïdes interstellaires dans notre système solaire.

L'étoile s'éloigne de nous à la vitesse de 20 Km/s, plusieurs étoiles partagent le même mouvement à travers l'espace, et ont probablement été formées dans le même nuage de gaz au même moment, elles forment le groupe mouvant de Beta Pictoris.

En observant le système Beta Pictoris, nous pouvons suivre l'évolution d'un Système très jeune (8 à 20 millions d'années). Ce Système est entouré d'un disque de débris, plusieurs ceintures de Planétésimaux, une activité cométaire détectée. 

Detailed observations reveal a large disc of dust and gas around the star Beta Pictoris, which was the first record of debris photographed in history.
The material of Beta Pictoris' debris disk could be the dominant source of interstellar meteoroids in our solar system.
The star moves away from us at a speed of 20 km/s, several stars share the same movement through space, and were probably formed in the same cloud of gas at the same time, they form the moving group of Beta Pictoris.
By observing the Beta Pictoris system, we can follow the evolution of a very young system (8 to 20 million years). This system is surrounded by a disk of debris, several belts of Planetesimals, a cometary activity detected.

En 2008 l'Observatoire Européen Austral (ESO), confirmait la présence d'une planète orbitant autour de l'étoile Beta Pictoris, cette planète baptisée Beta Pictoris b, découverte par imagerie direct (elle fut alors, la planète la plus proche de son étoile, découverte par cette méthode).

Beta Picioris b aurait une masse de  12,7 masses Joviennes, son rayon serait égal à 1,65 rayon Jovien. 

Elle orbite en 8191 jours autour de son étoile sur un demi-grand axe de 9,68 UA, son inclinaison est de 88,824 degrés, et son excentricité est de 0,15 degrés.

Beta Pictoris b pourrait étre entourée d'un large système d'anneaux ou d'un disque formant une lune.

In 2008 the European Southern Observatory (ESO), confirmed the presence of a planet orbiting the star Beta Pictoris, this planet called Beta Pictoris b, discovered by direct imaging (it was then, the planet closest to its star, discovered by this method).
Beta Picioris b would have a mass of 12.7 Jovian masses, its radius would be equal to 1.65 Jovian radius.
It orbits its star in 8191 days on a half-major axis of 9.68 AU, its inclination is 88,824 degrees, and its eccentricity is 0.15 degrees.
Beta Pictoris b could be surrounded by a large ring system or a disk forming a moon

En 2019 une nouvelle planète fut découverte par la méthode des Vitesses Radiales, Béta Pictoris c, plus proche de l'étoile que la precedente.

Beta Pictoris c, Cette planète a une mase de 9,37 masses Joviennes.

Sa période orbitale est de 1238 jours avec un demi-grand axe de 2,72 UA, son inclinaison est de 97,86 degrés, et son excentricité serait de 0,248 degrés.

Beta Pictoris C est une planète de Type Jupiter Chaud.

In 2019 a new planet was discovered by the Radial Speeds method, Beta Pictoris c, closer to the star than the previous one.
Beta Pictoris c, This planet has a mase of 9.37 Jovian masses.
Its orbital period is 1238 days with a half-major axis of 2.72 AU, its inclination is 97.86 degrees, and its eccentricity would be 0.248 degrees.
Beta Pictoris C is a hot Jupiter-type planet.

Ci-dessous une représentation du Système Beta Pictoris que j'ai réalisé avec le logiciel Universe Sandbox2 

Les planètes de ce Système se sont formées au seins d'un disque de débris entourant l'étoile, et il semblerait que le procesus de formation de planètes soit toujours en cours actuellement. (ce système hormis la taille de son étoile, pourrait ressembler au système solaire lors des premiers millions d'années qui ont suivi sa "naissance").

The planets in this System formed within a disk of debris surrounding the star, and it seems that the process of planet formation is still ongoing. (this system, apart from the size of its star, could resemble the solar system in the first million years after its "birth").

L'étoile TOI-216 est une naine rouge, sa magnitude et de 12,4. Elle se trouve dans la constellation de la Dorade.

Sa masse est de 0,77 masse solaire, son rayon 0,747 rayon solaire. Elle se trouve à 583,5 années-lumière

Sa temperature est de 5045 K.

Le téléscope TESS, à découvert en Février 2019, deux planètes en orbite autour de l'étoile TOI-216, TOI 216b et TOI 216c.

Les deux planètes sont en raisonnance orbitale 1:2 (lorsque TOI 216b fait deux orbites, TOI 216c en fait une seule)

TOI-216b est la premiere planète de ce système, elle est en orbite autour de son étoile hôte avec un demi-grand axe de 0,1293 UA, avec une inclinaison de 88 degrés et une excentricité de 0,105.

Sa periode orbitale est de 17,085 jours, son diamètre serait de 107 243 Km, sa masse est de 0,082 masse jovienne.

Proche de son étoile sa Temperature de surface serait de 357 C.

TOI-216c est la seconde planète découverte par TESS dans le systeme TOI-216, sa periode orbitale est de 34,5558 jours, à une distance de 30 936 839 Km (0,2068 UA) de son étoile (en comparaison la Terre se trouve à 149 597 870 Km, soit 5 fois plus éloignee). Son inclinaison est de 89,89 degrés et son excentricité de 0,085.

D'une taille 10% inférieure à Jupiter, la planète à un diamètre d'environ 130 115 Km et semble être une géante gazeuse, sa température de surface serait de 324°C (Jupiter Chaud), sa masse est de 0,595 masse Jovienne.

Située dans la constellation de la Dorade, l'étoile TOI 700 est une naine rouge de type spectral MV (le type d'étoile le plus commun).

Elle se trouve à environ 101 année-lumière de la Terre, sa masse et son rayon sont environ de 40% de ceux du soleil.

Sa Tempèrature équivaut à la moitié de celle du Soleil. C'est l'étoile la plus brillante à ce jour autour de laquelle orbite une planète de Type terrestre en transit au seins de la zone "Habitable".

Trois exoplanètes en orbite autour de l'étoile ont été détectées par le téléscope Spacial TESS, toutes en rotation synchrone avec leur étoile hôte, TOI b, c et d.

TOI-700b aurait une masse de 1,07 masses terrestre et un rayon de 1,010 rayon terrestre.

Son demi grand-axe est de 0,0637 UA, et sa periode orbitale serait de 9,977 jours.

TOI-700c serait une planète gazeuse d"une masse de 7,48 masses terrestre, un rayon 2,63 rayon terrestre.

Elle orbite en 16,051 jours autour de son étoile à une distance de 0,0925 UA.

TOI-700d Serait une planète rocheuse et elle Orbite a l'interieure de la zone dite "habitable" de son étoile.

Elle a une masse de 1,72 masses terrestre et un rayon de 1,19 rayon terrestre.

Elle orbite en 37,426 jours autour de son étoile sur un demi grand-axe de 0,163 UA.

TOI 700d est située en zone habitable. Elle reçoit 35 fois plus de rayonnement ultraviolet (EUV) que la Terre, mais 50 fois moins que TRAPPIST-1 e.

L'étoile TOI 700 a une faible activité stellaire. TOI 700d est une candidate sérieuse pour se classer comme planète habitable, à ce jour seulement 55 planètes de la taille de la Terre est étant dans la zone d'habitabilité de leur étoile sont connues, ce qui fait de TOI 700d une planète très interessante et une candidate pour les observations à venir avec le téléscope JWST.

voici un petit graphique représentant le Système TOI 700 : réalisé par mes soins avec le logiciel Universe Sandbox2