Planètes Extra-solaires

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1 Planètes Extra-solaires Roger Ferlet Institut d Astrophysique de Paris CNRS/UPMC Evaporation of Hot-Jupiters Alexandria 26 mars 2006

2 La pluralité des mondes : une idée très ancienne Les mondes sont en nombre infini, les uns semblables à celui-ci, les autres dissemblables; ( ) il n y a nulle part d obstacle à cette infinité;( ) il n y a aucune nécessité à ce qu ils aient la même forme. Epicure ( av. JC) Lettre à Hérodote i hy Evaporation of Hot-Jupiters

3 La pluralité des mondes : une idée qui perdure Giordano Bruno 1584 : De l infini, l univers et les mondes L univers est infini, peuplé d une multiplicité de mondes analogues au nôtre i hy Rome, 1600 Evaporation of Hot-Jupiters

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6 nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn La pluralité des mondes habités 1862 nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn Camille Flammarion

7 nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn G. Schiaparelli 1877 P. Lowell H.G. Wells 1895 La guerre des mondes E. Antoniadi 1909 nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn

8 La vie sur Mars : une idée qui perdure Orson Welles 1938 Les variations saisonnières des calottes polaires sont remarquables. Des points blancs sont laissés en arrière quand elles rétrécissent, au printemps : il s agit sans doute du sommet des montagnes martiennes. Les régions vert sombre tournent au jaunâtre à l automne martien. Il pourrait s agir de plantes du type thallophytes ou muscinées ou d algues de glacier. Pecker & Schatzman 1960 ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff Evaporation of Hot-Jupiters

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11 Les planètes se forment dans un disque : une idée ancienne Les éléments du système des planètes ont entre eux des rapports qui peuvent nous éclairer sur son origine. En le considérant avec attention, on est étonné de voir toutes les planètes se mouvoir autour du soleil, d'occident en orient et presque dans un même plan; les satellites en mouvement autour de leurs planètes, dans le même sens et à peu près dans le même plan que les planètes; enfin, le soleil, les planètes et les satellites tourner sur eux-mêmes, dans le même sens et à peu près dans le plan de leurs mouvements de projection. (...) On peut conjecturer que les planètes ont été formées aux limites successives [de l'atmosphère solaire] par la condensation des zones de vapeurs qu'elle a dû, en se refroidissant, abandonner dans le plan de son équateur. Pierre-Simon Laplace, 1795, Exposition du système du monde ghy Evaporation of Hot-Jupiters

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20 Comment détecter des exoplanètes?! Evaporation of Hot-Jupiters

21 Détection directe Contraste extrême 10 Séparation angulaire < 1 10 Evaporation of Hot-Jupiters

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25 Effets dynamiques Le lanceur de marteau Evaporation of Hot-Jupiters

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27 Le mouvement du Soleil Mouvement du Soleil autour du centre de masse du Système solaire, vu à 10 parsecs Evaporation of Hot-Jupiters

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29 Vitesse radiale Vitesse V t Vr observateur / 0 = V r / = z Evaporation of Hot-Jupiters

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31 Décalage Doppler causé par le mouvement de l étoile Planète invisible Evaporation of Hot-Jupiters

32 Michel Mayor Didier Queloz Evaporation of Hot-Jupiters

33 «Jupiters chauds» Evaporation of Hot-Jupiters Copyright Lynette Cook Used with permission

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36 Evaporation of Hot-Jupiters Copyright Lynette Cook Used with permission

37 Evaporation of Hot-Jupiters

38 Evaporation of Hot-Jupiters Copyright Lynette Cook Used with permission

39 Soleil PSR B Planète A Mercure Mercure Planète B Planète C Venus Terre Evaporation of Hot-Jupiters

40 Evaporation of Hot-Jupiters Copyright Lynette Cook Used with permission

41 Microlentille gravitationnelle

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43 The first cool rocky-icy planet (about 5 Earth masses)

44 26 Mars par vitesses radiales 185 planètes 4 par microlentilles 4 par imagerie 4 autour de pulsars 159 systèmes planétaires 19 systèmes multiples Environ 6% des étoiles proches surveillées Evaporation of Hot-Jupiters

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46 T J

47 Une autre méthode L occultation ou transit Evaporation of Hot-Jupiters

48 Evaporation of Hot-Jupiters

49 Evaporation of Hot-Jupiters

50 La première image du transit d une planète tellurique devant une étoile de type solaire Transit de Vénus en 1874 Evaporation of Hot-Jupiters

51 Evaporation of Hot-Jupiters

52 La photométrie d un transit Brillance Temps Evaporation of Hot-Jupiters

53 Evaporation of Hot-Jupiters

54 HD b Evaporation of Hot-Jupiters

55 HD b ou OSIRIS Osiris fut coupé en morceaux éparpillés sur toute l Egypte par son frère Seth pour empècher son retour à la vie... Evaporation of Hot-Jupiters

56 Evaporation of Hot-Jupiters

57 Le transit d Osirisd Amplitude ~ 1.6 % Evaporation of Hot-Jupiters

58 Vitesses Radiales / Occultation Osiris Période = jours Masse = 0.66 ± 0.03 M Jupiter Rayon = 1.35 ± 0.06 R Jupiter Densité = 0.35 ± 0.05 g/cm 3

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60 Atmosphère, atmosphère Evaporation of Hot-Jupiters

61 HD HI Lyman (km s -1 ) Flux (erg cm -2 s -1 Å -1 ) Before transit During transit Wavelength (Å) Evaporation of Hot-Jupiters

62 Time (hours) Evaporation of Hot-Jupiters 15 ±4% (~ 4 ) Flux Ratio Begin of transit End of transit

63 2 contraintes (km s-1) 15 ±4% HD209458b seule (1.35 R Jupiter = 96,500 km) 1.6 % absorption Lobe de Roche rempli (2.7 R Osiris = 3.6 R Jupiter ) 10 % absorption Hydrogène: 15 % absorption 3.2 R Osiris = 4.3 R Jupiter = km Au-delà de la sphère d influence => l hydrogène s échappe Absorption: de 130 km/s à 100 km/s V lib = 54 km/s Au-delà de la vitesse d échappement => l hydrogène s échappe La planète s évapore

64 Evaporation of Hot-Jupiters

65 Evaporation of Hot-Jupiters

66 Taux d échappement > g/s Rapport de flux => Taux d évaporation > g s -1 Nature, Temps Evaporation of Hot-Jupiters (heures)

67 Evaporation of Hot-Jupiters

68 Les nouvelles observations Fig 1 Longueur Evaporation d onde of Hot-Jupiters (Angströms)

69 1 ère Détection de Carbone et d Oxygène!! Hors transit Dans le transit Carbone Oxygène ~13 % ~8 % Longueur Evaporation d onde of Hot-Jupiters (Angströms)

70 Le Lobe de Roche Evaporation of Hot-Jupiters

71 Evaporation of Hot-Jupiters

72 Durée de vie des planètes (log 10 t/ans) Planètes à «évaporation» Masse planète (M Jupiter ) Restes d évaporation ( chthonians ) Distance orbitale (AU)

73 Les découvertes futures: les planètes chtoniennes Evaporation of Hot-Jupiters

74 Encore à découvrir Populations de planètes: tailles, masses, distances caractéristiques des étoiles parentes Planètes géantes, déjà découvertes Planètes chtoniennes? Planètes telluriques? Limite détection, d actuelle Evaporation of Hot-Jupiters

75 COROT CNES mini-satellite Lancement en x 9. 6 mètres 600 kg Orbite polaire basse 823 km Lancement par SOYOUZ / KOUROU Evaporation of Hot-Jupiters

76 KEPLER Recherche de planètes terrestres NASA Lancement ans sur un champ 95 cm télescope de Schmidt Champ de vue: 100deg CCDs Evaporation of Hot-Jupiters

77 GAIA Physique stellaire Paramètres fondamentaux Calibration de luminosité Variabilité Binaires ESA pierre-angulaire 2012? Recherche de planètes Astrométrie > P ~ ans Photométrie > 5000 P ~ jours Planète : ρ = 100 mas P = 18 mois δ(") /07/02 1/01/03 1/07/01 1/01/02 1/01/01 1/07/00 1/01/ αcos δ (") 1.2 δ(") /07/02 1/01/03 1/07/01 1/01/02 1/07/00 1/01/01 1/01/ αcos δ (") Evaporation of Hot-Jupiters

78 La course aux planètes V r (2004+ ) Zone habitable m (Terre) a (au) x COROT (2006) KEPLER(2008) GAIA (2012) Première planète tellurique découverte par micro-lensing

79 DARWIN ? Images et spectres de planètes telluriques Evaporation of Hot-Jupiters