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Les exoplanètes Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Une exoplanète, ou planète extrasolaire: planète orbitant autour d'une étoile autre que le Soleil dont la masse est ≤ à 13 masses de Jupiter Première exoplanète découverte autour d’une étoile : 1995 Appellation : 51 Peg b . a Cent Bb Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Les exoplanètes : une question ancienne qui date du moment où on a su que le Soleil était une étoile comme les autres. Si les lois de la physique sont universelles, la loi de la vie est universelle . On peut légitimement se poser les questions : Existe-t-il des planètes autour d’autres étoiles? Des planètes comme la Terre? Abritant une forme de vie? Une forme de vie intelligente? Une forme de vie intelligente et communicante? Qui cherche à communiquer avec nous? Les réponses… Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Trois types: Esotérisme Science Fiction Science Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Les premiers Sherlock Holmes Douglas Lin Un Cal SantaCruz 1980 Migration des planètes Oublié Ressuscité avec l’article de Mayor et Queloz Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Les premiers Sherlock Holmes Aleksander Wolszczan Dale Frail Premières exoplanètes (4) septembre 1990 Arecibo 9 janvier 1992 (Nature) . Mais confirmé seulement en 1997 Ces planètes entourent le pulsar PSR B1257+12. Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Les premiers Sherlock Holmes 6 octobre 1995 Michel Mayor et Didier Queloz observatoire de Genève 1995 à l’observatoire de Haute-Provence Exoplanète confirmée Méthode indirecte autour de 51 Pegasi à environ 40 années-lumière de la Terre Peg 51be. Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Quelques étapes 1992: planète autour d’un pulsar 1995: planète autour d’une étoile : 51 Peg 1999 : premier système complet : U And A bcd 2001 : planète avec atmosphère. HD 209458b. Première analyse en 2002 2005 : première photo VLT de 2M1207b 2007: une cousine, Gliese 581 c (une Vénus) 2011 : planète « chthonienne »; atmosphère soufflée 2012: première « Terre » autour d’un « Soleil ». a Cent Bb Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Le problème : comment les détecter ? Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Rechercher Jupiter autour : - de l’étoile la plus proche (Proxima du Centaure 4 al) 4 ’’ d’arc = une main à trois kilomètres - d’une étoile à 100 al 0.15’’ = une main à 200 kms Rechercher la Terre: - à 4 al 0.8’’ = une main à 15 kms - à 100 al 0.03 ‘’ = une main à 1000 kms Avec le VLT : 0.12’’ Jupiter à 100 al Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Vu du sol Appareillage HARPS à l’ESO à l’observatoire de La Silla au Chili 150 planètes d’une taille « terrestre » ALMA : planète? Autour d’une naine rouge Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Des satellites: COROT KEPLER HUBBLE Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Résultats de Kepler 1200 planètes identifiées Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Les 1235 exoplanètes de Kepler Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Et après? ELT James Webb Magellan Darwin Kepler prolongé jusqu’en 2016 APF (automated planet finder) 2014? Spirou CFH Plato Mearth Tess (Nasa) 2016 Echo (ESA) 2022 Hypertélescope Labeyrie Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Méthode photographique 31/842 3 étoiles : Alpha – 0.01 Béta +1.35 Proxima +11.5 Alpha Cent Bb 12/10/12 1 mt Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Méthode photographique 31/842 HR 8799 10 avril 2010 Palomar 1ère 2M1207 b 2005 VLT Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Orbite de Neptune 2008 :une planète à 18 ua 2012 : amas de poussière? Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Méthode du décalage Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Méthode du décalage 491/842 Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Méthode photométrique dite « des transits » 287/842 Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Etre dans le plan de vision Période rapide Planètes proche de leur étoile Chaudes Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Détecter l’atmosphère d’une exoplanète le transit secondaire (ELT et JWST) Pic CO2 Pic H2O Observateur Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Lentilles gravitationnelles 16/842 Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Présence Photo Transit primaire Décalage Lentille gravitationnelle Taille Transit Masse Perturbation Atmosphère Transit secondaire et spectroscopie Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Où les détecter? Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Là où on a le plus de chance de les voir Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Les étoiles hôtes Durée de vie des étoiles >10 mʘ = ≤ 10 mns Jupiter 3 mns* 10 mʘ = 50 mns d’années Terre 55 mns 1 mʘ =10 mds d’années 10 3 1 * Modèle de Nice planètes Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Etoile de type solaire : ça doit marcher puisque la Terre existe… 51 Peg : 1.06 mʘ; 1 planète 0.5 mj (peut-être 3) Alpha Cent B : 0.9 mʘ; 1 planète b : 1.13 mt ou naine rouge < 0.4 à 0.07 ms pas agressif, laisse du temps Gliese 436 : 0.41 mʘ; b : 22 m t ou naine brune de 0.07 ms à 13 mj pas agressif, laisse du temps 2M1207: 0.01 ms, 300 mj b : 6 à 10 mj 45ua 1300° ALMA 28 oct 2012 Image ESO 2004 Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Que rechercher? Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Différents types d’exoplanètes : 1 – les planètes telluriques Théoriques Planète métallique Fer . Formées près de l'étoile. Sidérites Planète sans noyau Planète silicatée sans noyau métallique: Chondrites Réelles Planètes telluriques Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Planète silicatée Toutes sauf les planètes océan et les planètes de carbone Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Super Terre Limites variable de un/cinq à dix masses terrestres Corot 7b P : 20 h D : 20400 kms Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Planète océan Gliese 1214 b D : 32 000 kms P : 1.6 j T = 200° Atmosphère = 200 kms Océan : 13000 kms de profondeur Glace Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Planète de carbone Planète de diamant 55 Cancri e P : 18 h T = 2200° Graphite et diamant car densité très forte Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Différents types d’exoplanètes : 2 – les planètes gazeuses Les premières observées Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Jupiter chauds Jupiter chaud ou pégasides Géante gazeuse orbite < 0,5 ua* 51 b Peg….. Jupiter froid Idem orbite 5 ua Jupiter, Saturne, ... Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Neptune et Mini-Neptune chaud Mini-Neptune « naine gazeuse » ou « gazeuse naine » . Masse inférieure à Neptune. Neptune chaud Masse similaire à celles d'Uranus et Neptune. Orbite < 1 ua. Neptune froid : idem mais orbite 30 ua Uranus, Neptune, ... Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Planète chtonienne Planète chthonienne Géante gazeuse , atmosphère évaporée du fait de sa proximité avec son étoile. CoRoT-7 b, Kepler-10 b ??? Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Des systèmes très complexes 1.6 planète / étoile Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Qu’à-t-on trouvé? Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Dans un premier temps, de très grosses planètes très près de leur étoile. Les « Jupiter » chauds : des planètes géantes gazeuses très proches de leur étoile Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Aujourd’hui des planètes de la taille de la Terre également très proches de leur étoile. 430° Dec 2011 0.3 à 0.47 ua 50 à 75 mns Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 « Earth like » mais différentes Gliese 667Cc mt = 4 r ? P : 28 j - Dans la ZH Reçoit la même énergie que la Terre Composition ? Kepler 22b Mt = ? r 2.4 P: 290 j - Dans la ZH Atmosphère? Océan (mini mini Neptune) Kepler 10b : mt = 4.6 r 1.4 rt P : 19h 0.02 ua - Hors ZH T: 2500°C Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Au 14 novembre 2012 on recense: 850 exoplanètes. 666 systèmes planétaires dont 126 multiples. 180 à confirmer 2321 sont à étudier On estime que la Voie lactée comporterait 200 milliards d'exoplanètes 80 mds habitables 130 milliards de galaxies Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Les planètes habitables (1 à 10 mt) : attention les 0 Source IA Grenoble mars 2012 1 3 2 1234- 4 5 Nuage local 30 al : 150 Bras d’Orion 5000 al . 250 mns Voie lactée 80 000 al. 80 mds Super amas de la Vierge 100 mns d’al. 80 000 mds 5- Univers 14 mds al. 10 000 mds de mds Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Un Apport de la recherche des exoplanètes : un nouveau modèle de formation de notre système solaire: le modèle de Nice. Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Modèle standard Il y a 4.568 mds d’années notre système solaire s’est formé ainsi Résultat… Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 … un système solaire composé de : Planètes rocheuses Planètes rocheuses Planètes gazeuses Comètes Mercure Astéroïdes Vénus Planètes naines Mars Grande diversité Terre de corps Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Constatation : ce que l’on découvre ne ressemble pas à notre système solaire. Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 51 Peg b 0.5 mj P : 4.2 j (Jupiter 4335) D : 0.05 ua (Jupiter 5.2 ua) Kepler-22b, la première nouvelle Terre ? 600 années-lumière D : 0.85 ua Température de surface 22 °C 1an = 290 jours 8.7 mt Etoile de type G Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 4.3 al 0.91 ms Alpha Cent Bb (oct 2012) 1.13 mt T : 1200° c D: 0.04 ua P : 3.2j Constatation : ce que l’on découvre ne ressemble pas à notre système solaire. 1 - Pourquoi Jupiter est-il éloigné du Soleil ? 2 – Pourquoi notre système est-il différent des systèmes observés? La « terre » est toujours trop près du Soleil (3 – Pourquoi le Grand Bombardement Tardif) Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 1er temps : - 4.568 mds d’années : formation du Système solaire - 4.565 1er temps mds.: Formation - 4.260 milliards de Jupiter d’années (Terre 4.510) 0Le Soleil a Future Terre 3 millions d’années Ligne de glace Planétésimaux 150 millions de kms Gaz Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 2ème temps : 1ère migration des planètes géantes Jupiter en 1er Arrêt lorsque J et S résonance 3/2 5 a 10 UA 700 millions de kms Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 3ème temps : après 500 mns (3.970 mds) J et S en résonance 2/1 Le système est déstabilisé 2ème migration des planètes géantes Ligne de glace Future Terre 5 à 30 UA Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 4ème temps : entre 4,1 et 3.9 milliards d’années. Déstabilisation de la ceinture de Kuiper et des astéroïdes Grand Bombardement Tardif Durée : 150 / 200 mns d’années 80 % des astéroïdes Ligne de glace Ceinture de Kuiper 95% Future Terre Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Dans le modèle de Nice cela prend 880 mns d’années. Dans les faits, 600 mns. Orbite de Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune Noter que l’orbite de Neptune passe de 3ème en 4ème position Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 La déstabilisation de la ceinture de Kuiper entraine le GBT entre -4 et -3.8 mds 3.95 à 3.82 Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 … le résultat est le même que dans le modèle standard mais on revient de loin ! Et que de hasard? Si Saturne n’est pas moins massif que Jupiter Planètes rocheuseson est pas là pour en parler Planètes rocheuses Mercure Vénus Terre Planètes gazeuses Mars Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Les réponses à la question : le gros problème est que ce que l’on découvre ne ressemble pas à notre système solaire. 1 - Pourquoi Jupiter est-il éloigné du Soleil ? Il s’en est rapproché mais il est reparti. 2 – Pourquoi notre système est-il différent des systèmes observés? Pour la même raison, mais on va peut-être en trouver (3 – Pourquoi le Grand Bombardement Tardif) A cause du retour des planètes gazeuses et surtout d’Uranus et Neptune Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 Pour que la vie se développe il faut une planète. Mais pas n’importe où. Et pour savoir où, « Patience avoir, tu dois… « Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012 François vous en parlera en mai. Bonsoir Association des Astronomes Amateurs d’Auvergne Décembre 2012
