Les exoplanètes

LYCEE ISMAEL DAUPHIN, CAVAILLON
Les exoplanètes
Mise en évidence d’une exoplanète par transit
HIS-BLANES-PAYRE-PELOFFY
2014-2015

Sommaire
 Introduction
 Histoire de la découverte des exoplanètes
 Principe de la méthode de détection par transit
 Précision sur le fonctionnement des capteurs CCD
 Nos observations
 Exploitation des images
 Conclusion

Introduction
Nous allons présenter dans ce document un atelier de mise en évidence d’exoplanètes dans le cadre
du projet Callisto 2014. Comme chaque année, le lycée Ismaël Dauphin et M.Aurard organisent une
sortie de quelques jours au centre d’astronomie de St-Michel de l’Observatoire. L’année dernière
celle-ci avait lieu du 26 au 30 mars. Durant cette sortie nous avons participé à l’atelier d’Olivier
Labreuvoir qui consistait à mettre en évidence la présence d’exoplanètes par transit.

Histoire de la découverte des exoplanètes
Jusqu’aux environs du XVI ème siècle, la plupart des scientifiques considèrent que l’univers
n’a pour but que de nous héberger. Cependant certains scientifiques émettent d’autres hypothèses.
En 1584, s’opposant aux principes d’Aristote, Giordano Bruno affirme « Il n'y a aucun astre au milieu
de l'univers, parce que celui-ci s'étend également dans toutes ses directions. Chaque étoile est un
soleil semblable au nôtre, et autour de chacune d'elles tournent d'autres planètes, invisibles à nos
yeux, mais qui existent. Il est donc d'innombrables soleils et un nombre infini de terres tournant
autour de ces soleils, à l'instar des sept « terres » [la Terre, la Lune, les cinq planètes alors connues :
Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne] que nous voyons tourner autour du Soleil qui nous est proche.
» L'Infini, l'Univers et les Mondes. S’attirant ainsi les foudres de l’autorité religieuse il faudra encore
attendre quelques siècles avant que l’on s’intéresse à la théorie d’une vie autre que sur la Terre et
pour cela de l’existence de planètes hors du système solaire.
À partir du milieu du XIXème siècle, les scientifiques se mettent en recherche de ces fameux
corps planétaires, quelques annonces de découvertes sont faites mais vite démenties comme c’est le
cas en 1855 avec celle du capitaine W. S. Jacob. Entre 1950 et 1960, de plus en plus de recherches
sont faites et un grand nombre d’étoiles sont mises sous surveillances afin de détecter des anomalies
pouvant témoigner de la présence de corps planétaires en orbite.
Des mesures sont effectuées mais cependant délaissées car trop
nombreuses et il faudra attendre 1995 pour que le duo de Michel
Mayor et Didier Queloz prouvent la découverte d’un premier objet
dont la masse permet d’affirmer qu’il est une planète en orbite
autour d'une étoile de type solaire. En effet, le 6 octobre 1995
l’équipe de Mayor-Queloz découvre dans la constellation Pégase
autour de l’étoile 51 Pégase, un corps planétaire qui est confirmé
comme étant une planète en orbite : 51 Pégase b. Il est important de
préciser que cette découverte tient pour une part de la chance et d’autre part
d’une grande obstination des astronomes du centre de Genève. Comme Michel
Mayor le dit à juste titre lors de la conférence de Florence où il annonce leur
découverte, c’est un travail de « petits artisans » qu’ils ont effectué à l’aide, non
pas de télescope puissant ou de capitaux importants pour leurs recherches, mais
de moyens modestes. Il explique que ce qui fait aussi l’importance de cette
découverte ce sont les conditions dans lesquelles elle a été effectuée : un
télescope petit, seulement deux mètres et plutôt « démodé » par rapport aux
progrès technologiques de l’époque, une petite équipe ne comptant qu’une
quinzaine de techniciens et les deux astronomes Mayor et Queloz contrairement aux effectifs
pouvant aller jusqu’à « 300 années personnes » pour certaines expériences. Et enfin le site sur lequel
la découverte a été effectuée, le centre
d’observation de St Michel de
l’Observatoire, fort peu connu dans ces
années-là. Nous avons d’ailleurs eu la
chance de visiter la coupole à l’intérieur de
laquelle ils ont effectué leurs mesures.

Mesures effectuées selon les calculs de
vitesse radiales, en effet la méthode
utilisée par Mayor et Queloz est celle
découlant de l’Effet doppler, en effet en
présence d’un objet de masse importante,
il y a un mouvement de l’étoile dû à la
force de gravité et « un décalage » de son
spectre: un redshift ou blueschift. Celui–ci
est périodique lorsque l’objet en question
est en orbite autour de l’étoile.
A la suite de cette découverte, de très nombreuses heures de recherches furent orientées vers la
recherche d’exoplanètes. Les mesures ayant déjà été prises furent réévaluées, de nombreuses
équipes suivirent cette voie et le nombre de résultats augmenta. A la fin du mois d’août 1999,
l’astronome Tim Brown du centre astrophysique de Harvard découvre l’exoplanète HD 209458 dans
son garage avec un télescope de 10cm à l’aide d’une nouvelle méthode, celle du transit.
La méthode des vitesses radiales prédominera jusqu’au milieu de la première décennie du XXI ème
siècle puis sera relayée par celle du transit,majoritaire de nos jours.