DETECTION D`UNE EXOPLANETE (d`après Suzanne et Michel

DETECTION D’UNE EXOPLANETE
(d’après Suzanne et Michel Faye)
Une exoplanète est une planète en orbite autour d’une étoile en dehors du système solaire. On en
connaissait 429 en février 2010.
Une méthode de détection appelée méthode du transit consiste à détecter la
baisse de luminosité de l’étoile lors du passage de la planète devant celle-ci
(voir l’animation).
Nous allons étudier le transit de
l’exoplanète HD 189733B en orbite
autour de l’étoile HD 189733 qui a été
découverte le 5 Octobre 2005 par cette
méthode en France. La planète est
classée comme un Jupiter chaud de la classe des planètes
Joviennes. Elle gravite autour de son étoile avec une courte
période de 2,2 jours. Elle est approximativement à 63 annéeslumière dans la constellation de Vulpecula (Le Renard).
Nous disposons d’une série d’images obtenues par le télescope spatial Spitzer.
TRAITEMENT DES IMAGES
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Lancer le logiciel SalsaJ.
Ouvrir toutes les images du répertoire transit.
Séparer ces 20 images (menu Fenêtres-Séparer).
Relever l’heure des clichés (menu Image-Informations) afin de déterminer la durée (en s) les
séparant.
Pour chaque image, régler le contraste en mode auto (menu Image-AjustementsLuminosité/contraste ou icône).
Régler les paramètres de mesure (menu Analyse-Paramètres de la photométrie) à 37 pour le rayon
manuel du ciel et 7 pour le rayon manuel de l’étoile.
Pour chacune des trois étoiles remarquables, mesurer sa luminosité (menu Analyse-Photométrie ou
icône) en la pointant successivement sur les 20 clichés.
Dans la fenêtre photométrie, tout copier (menu Edition).
Dans un tableur (Excel ou Open office), coller, puis sélectionner la colonne des valeurs de
l’intensité lumineuse (la 6ième) et la copier.
Dans Regressi, coller comme nouvelle page (menu Fichier-Nouveau-Presse-papier) en nommant la
variable luminosité L.
Pour les deux autres étoiles, penser à effacer les résultats photométriques précédents (menu
Analyse) et à coller comme nouvelle page (menu Page-Nouvelle-Presse-papier)
RECHERCHE D’UN TRANSIT
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Dans Regressi, créer une nouvelle grandeur calculée t (en s) égale au produit de la durée séparant
les images par l’indice i des mesures.
Tracer le graphe L(t) en superposant les pages.
1. Devant quelle étoile perçoit-on un transit de planète ?
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Modéliser chaque page par une fonction constante L= Lmoy et noter les valeurs de Lmoy obtenues.
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Créer la grandeur variation de luminosité Lv = L – Lmoy et tracer le graphe Lv(t).
2. La réponse à la question précédente est-elle confirmée ?
DIMENSIONS DE L’EXOPLANETE
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Le transit est caractérisé par quatre positions particulières appelées
contacts (lorsque le disque de la planète et celui de l’étoile sont au
contact).
Repérer sur le graphe Lv(t), à l’aide de l’outil réticule, les instants
correspondant à ces quatre contacts et les noter.
3. Quelle est la durée pour que la planète pénètre dans le disque de
l’étoile ou en ressorte (on effectuera la moyenne des deux durées pour augmenter la précision) ?
4. Quelle est la distance parcourue par la planète pendant cette durée ?
5. La vitesse de la planète peut être calculée à partir du rayon de son orbite circulaire et de sa
période de révolution T par : v = 2a/T avec a = 4,6.109 m le rayon de l’orbite et T = 2,2 j.
6. Calculer la période en seconde, puis la vitesse en m/s de la planète et en déduire son rayon.
7. La planète, de type Jovien, possède une masse volumique de 1,3.103 kg/m3 et un volume de 4/3 r3.
En déduire sa masse.