Les exoplanètes
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
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
Trois types: Esotérisme Science Fiction Science
Les premiers Sherlock Holmes Douglas Lin Un Cal SantaCruz 1980 Migration des planètes Oublié Ressuscité avec l article de Mayor et Queloz
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.
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.
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
Le problème : comment les détecter?
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
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
Des satellites: COROT KEPLER HUBBLE
Résultats de Kepler 1200 planètes identifiées
Les 1235 exoplanètes de Kepler
Et après? ELT Magellan James Webb Darwin Kepler prolongé jusqu en 2016 APF (automated planet finder) 2014? Spirou CFH Plato Mearth Tess (Nasa) 2016 Echo (ESA) 2022 Hypertélescope Labeyrie
Méthode photographique 31/842 3 étoiles : Alpha 0.01 Béta +1.35 Proxima +11.5 Alpha Cent Bb 12/10/12 1 mt
Méthode photographique 31/842 HR 8799 10 avril 2010 Palomar 1 ère 2M1207 b 2005 VLT
Orbite de Neptune 2008 :une planète à 18 ua 2012 : amas de poussière?
Méthode du décalage
Méthode du décalage 491/842
Méthode photométrique dite «des transits» 287/842
Etre dans le plan de vision Période rapide Planètes proche de leur étoile Chaudes
Détecter l atmosphère d une exoplanète le transit secondaire (ELT et JWST) Pic CO2 Pic H2O Observateur
Lentilles gravitationnelles 16/842
Présence Photo Transit primaire Décalage Lentille gravitationnelle Taille Transit Masse Perturbation Atmosphère Transit secondaire et spectroscopie
Où les détecter?
Là où on a le plus de chance de les voir
Les étoiles hôtes Durée de vie des étoiles 10 >10 mʘ = 10 mns Jupiter 3 mns* 10 mʘ = 50 mns d années Terre 55 mns 1 mʘ =10 mds d années 3 1 * Modèle de Nice planètes
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 ALMA 28 oct 2012 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 Image ESO 2004
Que rechercher?
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
Planète silicatée Toutes sauf les planètes océan et les planètes de carbone
Super Terre Limites variable de un/cinq à dix masses terrestres Corot 7b P : 20 h D : 20400 kms
Planète océan Gliese 1214 b D : 32 000 kms P : 1.6 j T = 200 Atmosphère = 200 kms Océan : 13000 kms de profondeur Glace
Planète de carbone Planète de diamant 55 Cancri e P : 18 h T = 2200 Graphite et diamant car densité très forte
Différents types d exoplanètes : 2 les planètes gazeuses Les premières observées
Jupiter chauds Jupiter chaud ou pégasides Géante gazeuse orbite < 0,5 ua* 51 b Peg.. Jupiter froid Idem orbite 5 ua Jupiter, Saturne,...
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,...
Planète chtonienne Planète chthonienne Géante gazeuse, atmosphère évaporée du fait de sa proximité avec son étoile. CoRoT-7 b, Kepler-10 b???
Des systèmes très complexes 1.6 planète / étoile
Qu à-t-on trouvé?
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
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
«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
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
Les planètes habitables (1 à 10 mt) : attention les 0 Source IA Grenoble mars 2012 1 2 1 - Nuage local 30 al : 150 2 - Bras d Orion 5000 al. 250 mns 3 - Voie lactée 80 000 al. 80 mds 4 - Super amas de la Vierge 100 mns d al. 80 000 mds 5- Univers 14 mds al. 10 000 mds de mds 3 4 5
Un Apport de la recherche des exoplanètes : un nouveau modèle de formation de notre système solaire: le modèle de Nice.
Modèle standard Il y a 4.568 mds d années notre système solaire s est formé ainsi Résultat
un système solaire composé de : Planètes Planètes rocheuses Planètes gazeuses Comètes Mercure Vénus Astéroïdes Mars Planètes naines Grande diversité Terre de corps
Constatation : ce que l on découvre ne ressemble pas à notre système solaire.
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
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)
1 er temps : - 4.568 mds d années : formation du Système solaire - 4.565 1 er 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
2 ème temps : 1 ère migration des planètes géantes Jupiter en 1er Arrêt lorsque J et S résonance 3/2 5 a 10 UA 700 millions de kms
3 ème temps : après 500 mns (3.970 mds) J et S en résonance 2/1 Le système est déstabilisé 2 ème migration des planètes géantes Ligne de glace Future Terre 5 à 30 UA
Ceinture de Kuiper 95% 4 ème 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 Future Terre Ligne de glace 80 % des astéroïdes
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 3 ème en 4 ème position
La déstabilisation de la ceinture de Kuiper entraine le GBT entre -4 et -3.8 mds 3.95 à 3.82
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 on est pas là pour en parler Planètes rocheuses Planètes rocheuses Planètes gazeuses Mercure Vénus Terre Mars
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
Pour que la vie se développe il faut une planète. Mais pas n importe où. Et pour savoir où, «Patience avoir, tu dois «
François vous en parlera en mai. Bonsoir