Cosmologie - Exoplanètes : les nouveaux mondes

 

Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète située en dehors du Système solaire.

L'existence de planètes situées en dehors du Système solaire est évoquée dès le xvie siècle, mais ce n'est qu'au cours du xixe siècle que les exoplanètes deviennent l'objet de recherches scientifiques. Beaucoup d'astronomes supposent qu'elles peuvent exister, mais aucun moyen technique d'observation ne permet de prouver leur existence. La distance, mais aussi le manque de luminosité de ces objets célestes si petits par rapport aux étoiles autour desquelles ils orbitent, rendaient leur détection impossible. Ce n'est que dans les années 1990 que les premières exoplanètes sont détectées à l'observatoire de Haute-Provence, de manière indirecte, puis, depuis 2004, de manière directe. La plupart des exoplanètes découvertes à ce jour orbitent autour d'étoiles situées à moins de 400 années-lumière du Système solaire. Au 1er juillet 2021, 4 777 exoplanètes ont été confirmées dans 3 534 systèmes planétaires, dont 785 systèmes planétaires multiples. Plusieurs milliers d'exoplanètes supplémentaires découvertes au moyen de télescopes terrestres ou d'observatoires spatiaux, dont Kepler, sont en attente de confirmation. En extrapolant à partir des découvertes déjà effectuées, il existerait au moins 100 milliards de planètes rien que dans notre galaxie.

Les méthodes de détection utilisées sont principalement la méthode des vitesses radiales, qui déduit la présence d'une planète à travers l'incidence de son attraction gravitationnelle sur la vitesse radiale de son étoile, et la méthode du transit, qui identifie une planète lorsque celle-ci passe devant son étoile en mesurant l'affaiblissement de l'intensité lumineuse de l'astre. Un biais découlant de ces méthodes a abouti à la détection d'une majorité de planètes aux caractéristiques très différentes de celles présentes dans le Système solaire, en particulier l'abondance de Jupiter chaud, planètes gazeuses très proches de leur étoile hôte. Ces nouveaux types de planète ont néanmoins entraîné une remise en cause radicale des modèles de formation des systèmes planétaires qui avaient été élaborés en se basant sur le seul Système solaire. Depuis que les méthodes de détection se sont améliorées, les études visent également à mettre en évidence des planètes aux caractéristiques proches de celles de la Terre orbitant dans la zone habitable de leur étoile.

Qu'est-ce qu'une exoplanète ? Depuis quand envisage-t-on qu’il puisse exister d’autres planètes hors du système solaire ? Comment étaient-elles imaginées avant leur découverte ? Pourquoi les exoplanètes nous intriguent-elles autant ?

Exoplanète Kepler-1625 b, orbitant autour de l’étoile Kepler-1625 dans la constellation du Cygne, située à environ quatre mille années-lumière du système solaire• Crédits : Ron Miller - AFP

Notre catalogue de planètes extrasolaires a dépassé la barre des quatre mille. On compte au moins 4 438 exoplanètes confirmées, sans compter les autres candidates, en attente de validation. Leur détection a ouvert de nouveaux horizons, une collection d’astres étranges : des planètes qui orbitent autour de trois soleils, où une année dure près de quinze mille ans. Notre univers héberge un bestiaire étonnamment divers. En moins de trente ans, cette diversité des autres mondes du cosmos est devenue un sujet majeur de l’astronomie contemporaine. 

A partir du moment où on s'est rendu compte que le soleil était une étoile comme les autres, on s'est dit qu'elle ne devait pas être la seule à être entourée de planètes… Les gens ont alors commencé à chercher des exoplanètes… Aujourd'hui, on peut estimer que chaque étoile est entourée d'au moins une planète. (Anne-Marie Lagrange)

« Exoplanètes : les nouveaux mondes » c’est la découverte du jour. Une découverte extrasolaire. 

Anne-Marie Lagrange, directrice de recherche au Centre National de la Recherche Scientifique, astrophysicienne à l’Observatoire de Paris et membre de l’Académie des Sciences, accompagnée de Faustine Cantalloube, chercheuse en astrophysique au laboratoire d’astrophysique de Marseille, chasseront les exoplanètes.

Comment définir une planète ? De quels matériaux sont-elles faites ? On essaie de comprendre comment elles se forment, et pourquoi on les trouve là… On a des planètes très denses, d'autres très peu. Certaines qui sont deux fois plus massive que la Terre… Il y a la question de la création de ces planètes, mais aussi de la formation de ces systèmes… Il y a énormément de paramètres qui rentrent en compte. (Faustine Cantalloube)