La liste des nouveaux mondes est déjà grande

2003/10/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

En fait, les télescopes n'ont pas encore pris l'image des exoplanètes. Ils ont trouvé plus de 110 mais ne l'ont pas vu. C'est compréhensible : on peut difficilement prendre une photo de la planète Pluton, la dernière planète de notre système, et il sera plus difficile de prendre la photo d'une planète en dehors du système solaire.

Évidemment, c'est un problème de distance. Plus près, Pluton peut être à 4,3 milliards de kilomètres de la Terre. Et s'il y avait une planète autour de l'étoile la plus proche du système solaire, autour d'une étoile du système d'Alfa Centauro, elle serait à 4,2 années-lumière (à 40 milliards de kilomètres), c'est-à-dire 9,300 fois plus loin qu'à Pluton.

De plus, bien que pour diverses raisons ce serait une découverte très intéressante, à Alfa Centauro aucune planète n'a été trouvée pour le moment. L'exoplanète la plus proche trouvée se trouve dans le système de l'étoile Epsilon Eridani, dans 10,4 années-lumière, soit 2,5 fois plus loin que Alfa Centauri. Les nombres sont géants. Il est donc facile de comprendre qu'un télescope n'a pas encore été fait pour voir une exoplanète.

Cependant, Pluton est une planète très petite, même comparé au nôtre. C'est pourquoi vous n'avez pas pris une photo exacte, car en plus d'être très loin, il est très petit. Il n'a qu'un rayon de 1.195 kilomètres. Au contraire, la plupart des exoplanètes détectées sont de taille égale ou supérieure à celle de Jupiter.

L'un des plus grands a une masse 13,75 fois plus grande que Jupiter (car il n'est pas clair si la planète ou l'étoile est nano marron), donc si les deux ont des caractéristiques similaires, le rayon de l'exoplanète sera d'environ 167.000 kilomètres. Planète beaucoup plus grande que Pluton. Mais il se trouve à 102 années-lumière de la Terre, distance à laquelle on voit 1.700 fois moins qu'à Pluton.

Il est clair, on ne le voit pas.

D'autres exoplanètes ont été trouvés dans des étoiles beaucoup plus proches, mais ils sont aussi plus petits, et si elles étaient grandes, vous ne devriez pas les voir à l'œil nu.

Balance

Sachant tout cela se pose une question, comment détectent-ils ces exoplanètes ? La réponse est simple, mais peut-être difficile à croire. Les astronomes n'ont pas à voir optiquement pour trouver des choses dans l'espace. L'étude de plusieurs radiations permet de découvrir de nombreux détails des étoiles, même si elles ont des planètes autour d'elles. La méthode est basée sur l'interaction entre les étoiles et les planètes.

Les étoiles se déplacent très lentement mais se déplacent. S'il n'y a pas de planète autour, ils se déplacent sur une ligne droite (vu de la Terre et avec les étoiles qui sont plus loin derrière, bien sûr). Mais s'il y a une grande planète à proximité, l'étoile avance dans un mouvement sinusoïdal qui se déplace comme si elle dansait.

Dans ce cas, l'étoile et la planète tournent autour du centre de masse du système.

C'est la même chose que le soleil avec Jupiter. Nous ne le remarquons pas, mais si nous pouvions voir le système solaire de l'extérieur, nous verrions la lumière du soleil danser. Dans le système solaire, Jupiter est responsable de ce mouvement, car les autres planètes sont trop loin ou trop petites pour avoir une influence notable. Mais les exoplanètes trouvées sont de la taille (ou plus) de Jupiter et sont également très proches de l'étoile. Pour comparer, nous devrions imaginer une planète plus grande que Jupiter dans l'orbite de Vénus. L'influence de la planète sur ce système est très élevée, ce qui rend la danse très éloignée.

Analyse de la lumière

Le même effet a été la clé pour trouver des exoplanètes. Les astronomes perçoivent la danse des étoiles avec planétarium en analysant la lumière qui nous vient de là. Ce sont des perturbations très petites, plutôt lointaines, mais suffisantes pour détecter la présence de grandes planètes.

Keck, deux télescopes jumeaux situés sur le mont Mauna Kea à Hawaï, cherchent des planètes dans les anneaux de poussière autour des étoiles. Entre autres choses, les astronomes ont étudié dans le système de l'étoile HR6796 (quadriculé). (Photo: QUAI).

A partir de la lumière que nous recevons, la plupart des exoplanètes ont été retrouvées par les astronomes avec la technique de vitesse radiale jusqu'à présent. En bref, cette technique mesure si l'effet Doppler est produit ou non dans la lumière venant de l'étoile. Si l'étoile avance et recule en direction de nous, dans la lumière émise se produit l'effet Doppler, c'est-à-dire en approchant de nous la lumière bleuâtre un peu et en s'éloignant elle devient dorée. Et cette variabilité peut être mesurée.

Si vous changez, les astronomes reconnaissent qu'il y a de l'influence d'une planète ; s'il ne change pas, il n'y a pas de planètes aussi grandes que pour qu'elle se produise.

Comme indiqué, la plupart des exoplanètes ont rencontré la technique de la vitesse radiale, mais il existe d'autres techniques pour mesurer la variabilité de la lumière. Par exemple, l'astrométrie est également utilisée pour étudier cette perturbation. Cette technique, au lieu de se diriger vers nous, mesure les changements du mouvement dans n'importe quelle autre direction. Si le mouvement est linéaire, cette étoile n'a pas de planète autour, mais si elle "balance" se déplace sous une autre influence. Cependant, lorsque les étoiles se déplacent très lentement, cette technique n'est généralement pas très précise, il faut beaucoup pour mesurer une petite partie du parcours.

La lumière d'étoile que nous recevons changerait également en hypothétique éclipse. Donc, si l'orbite d'une planète voisine passait entre la Terre et l'étoile, nous recevrions de temps en temps moins de lumière. Dans ces cas, l'intensité de la lumière varierait et plus cycliquement. Par conséquent, en théorie, la photométrie aide également à rechercher des exoplanètes.

Cependant, dans la plupart des cas, l'astrométrie et la photométrie ont été des techniques complémentaires pour les astronomes. Si nous nous demandons la technique de recherche d'exoplanètes, nous devrions répondre que c'est une technique de vitesse radiale.

Doutes et planetamania

La technique, la recherche à distance des planètes est un travail très lourd et basé sur de nombreuses hypothèses. Selon les astronomes, la perturbation est provoquée par les planètes, mais on peut penser que quelque chose d'autre a influencé. Croire ou non, il n'y a pas d'autre hypothèse claire qui explique le comportement de nombreuses étoiles. Il est très difficile pour un corps qui n'est pas une grande planète ou un groupe de corps de faire autant. C'est vrai. Cela peut être autre chose, mais l'explication la plus logique des astronomes est celle de la grande planète.

Dessin d'un nain marron. Trop grand pour être planète et trop petit pour être une étoile. Il n'a pas de lumière propre et il est donc difficile à détecter. (Photo: D. Pierce-Price).

Cependant, il faut reconnaître que la plupart des astronomes travaillant dans le domaine des exoplanètes sont impatients de trouver de nouvelles planètes. Ils ont été pris par une sorte de planamania. Et peut-être en conséquence, ils interprètent les données douteuses comme ils le veulent. En fait, de nombreuses exoplanètes ont été annoncées, mais pas tous ont été confirmés et certains d'entre eux ont été écartés.

Par exemple, les anneaux de poussière autour des étoiles ont créé une grande incertitude. Les anneaux de poussière entourant plusieurs étoiles ont été détectés au milieu des années 80 et, dans certains cas, n'étaient pas géométriquement parfaits, mais des bulles en poudre ont parfois été trouvées ou, au contraire, des concentrations de poussière. Dans les deux cas, les planètes de nouvelle création ont été prises comme source d'effet, mais ne sont pas supposées trop? L'astronome allemand Paul Kalas de l'Institut Max Planck, par exemple, a écrit dans la revue Science sur le risque de la planétamanie.

Comme sur d'autres sujets, le mieux sera d'attendre. Le temps apportera beaucoup de réponses.

Nains bruns et planètes géantes Les exoplanètes qui ont déjà été trouvés sont très grandes. Bien sûr. Ce sont les plus faciles à détecter. Mais, même si avec les données que nous avons à notre disposition, nous avons supposé être de grandes planètes, le doute est raisonnable. Les astres trouvés pourraient être des nains brunes au lieu des planètes géantes. Selon les calculs théoriques, les nains bruns n'ont pas assez de masse pour fusionner l'hydrogène, mais assez pour permettre le deutérium, trop petits pour être des étoiles et trop grands pour avoir des planètes. Ils sont des astres chauds, mais ils n'émettent pas beaucoup de lumière : ils libèrent la plupart comme des ondes infrarouges, c'est pourquoi ils sont bruns. On estime que les 'planètes' (ou plus grandes) avec 13 fois plus de masse que Jupiter peuvent être des nains bruns. La vérité est qu'il est difficile de clarifier ; depuis que des nains bruns ont été découverts, la définition de la planète a été compromise.

Alfa Centauri: proche et en conditions

Alfa Centauri est le système stellaire le plus proche du soleil. C'est un système trois étoiles, trois étoiles près du soleil, à seulement 4,2-4,3 années-lumière. Il n'est pas surprenant que le regard de beaucoup d'astronomes soit sur Alfa Centauro.

L'étoile centrale, cette rouge, est le Proxima Centauri, l'étoile la plus proche du Soleil.

Là, aucune planète n'a été trouvée, mais ce serait une bonne nouvelle pour les astronomes. En fait, l'une de ces trois étoiles, l'Alfa Centauri A, est similaire au Soleil, tant par sa taille que par le type de lumière qu'il émet.

L'espoir n'est pas perdu, mais nous devons reconnaître qu'il y a une différence importante : les étoiles A et B de ce système tournent entre elles très près. Des exoplanètes ont été trouvées dans des systèmes binaires, mais chaque fois que la distance entre deux étoiles est très grande : la planète a une orbite autour d'une étoile et l'autre étoile est beaucoup plus loin (700 fois plus loin que la planète, par exemple).

Dans Alfa Centauro, les étoiles A et B sont très proches et il ne semble pas y avoir une planète entre elles. Pour le moment, ils ne l'ont pas trouvé. Juste pour le moment. Vous serez surpris par Alfa Center?

Première exoplanète

La première exoplanète a été découverte avec le radiotélescope Arecibo de Porto Rico. (Photo: Cornell).

Exoplanète est la découverte des années 90. Auparavant, il ne s'agissait que de tentatives inutiles et de données confuses non confirmées. À cette époque, personne n'aurait dit que la première exoplanète découverte avait l'orbite autour d'un pulsar. Cette étoile à neutrons a une grande masse et une rotation rapide, prétendument parce qu'une autre étoile la "nourrit", c'est-à-dire lui expulse la matière continuellement. Une planète ne devrait pas survivre dans l'orbite d'un pulsar.

Mais en 1991, des astronomes ont découvert quelque chose d'étonnant avec le radiotélescope Arecibo. Ils ont vu que le rayonnement de pulsar PSR1257+12 a eu des perturbations cycliques. Ils étaient deux exoplanètes, tournant autour de la chaire.