« Cela augmente de 10 % l'échantillon des planètes en transit connues. » s'émerveille Claire Moutou, chercheuse au LAM, responsable du programme exoplanètes de CoRoT. La diversité de ces planètes si différentes de celles du système solaire va apporter un nouvel éclairage sur les modes de formation et d'évolution de ces mondes étranges.
RE = rayon de la planète (en rayons terrestres)
d = période de rotation de la planète autour de son étoile
Une moisson 2010 étonnante par sa diversité
Les planètes sont présentées ici dans l'ordre chronologique de leur découverte.
CoRoT-8 b : la plus petite de la série
CoRoT-9 b : un exo-jupiter tempéré
La découverte de CoRoT-9 b, une planète vraiment atypique avait été annoncée en mars 2010.
CoRoT-10 b : une géante à l'orbite très allongée
Pendant son "année" orbitale qui dure 13 jours, cette planète s'approche puis s'éloigne de son étoile au point que l'énergie qu'elle reçoit varie d'un facteur dix en fonction de son éloignement. La température de la planète varierait alors de 250° C à 600° C en quelques jours.
CoRoT-11 b : une géante qui gravite autour d'une étoile en rotation rapide
L’étoile autour de laquelle orbite CoRoT-11b tourne très vite sur elle-même, en seulement 40 heures. C'est encore moins que la période de révolution de la planète qui est de 3 jours. Par comparaison, notre Soleil tourne sur lui même en 26 jours. La rotation extrême de l'étoile rend d'ailleurs très difficile la détection de la planète avec HARPS. C’est la seconde planète connue à ce jour présentant ce type de caractéristiques.
CoRoT-12 b : une véritable géante gazeuse
Plus grosse que Jupiter (on parle alors de planète gazeuse dilatée) et avec un rayon 16 fois plus grand que celui de la Terre, elle orbite à proximité de son étoile et reçoit de ce fait un intense rayonnement qui retarde sa contraction et explique sa taille anormalement grande.
CoRoT-13 b : une planète gazeuse dense
Cette géante gazeuse également dilatée a une taille plus modeste que Jupiter mais sa densité est deux fois plus importante, ce qui laisse supposer la présence d'un noyau massif. Son étoile est anormalement riche en Lithium mais le lien entre cette particularité et l'existence de la planète n'est pour l'instant pas établi.
CoRoT-14 b : une géante gazeuse dilatée (comme CoRoT-12 b et CoRoT-13 b)
Paradoxalement, CoRoT-14 b, qui est encore plus proche de son étoile, a une taille similaire à Jupiter. Sa masse est 7 fois et demi celle de Jupiter, ce qui en fait une planète extrêmement dense (6 fois plus que Jupiter) et la seonde planète très massive et très proche de son étoile. Elle est 15 fois plus grande que la Terre.
CoRoT-15 b : une naine brune tout-à-fait exceptionnelle
Cette étoile/planète a une masse de 60 masses de Jupiter pour un rayon à peine plus grand et donc une densité considérable, près de 40 fois celle de Jupiter. Elle est considérée par les chercheurs comme une naine brune, c'est-à-dire un objet intermédiaire entre une planète géante et une étoile. Les naines brunes sont d'ailleurs beaucoup plus rares que les planètes, ce qui rend sa découverte passionnante. Elle fait le tour de son étoile en 3 jours seulement.
La détection d'une exoplanète par la méthode des transits : un protocole précis
Depuis février 2007, le satellite CoRoT observe chaque année environ 80 000 étoiles. La variation de l'éclat d'une étoile au cours du temps, ou « courbe de lumière » dans le jargon des astronomes, est enregistrée sur une durée de 20 à 150 jours. Une équipe scientifique recherche alors une série de micro-éclipses (ou transits) imputable au passage répété d'une planète devant son étoile. «Nous avons choisi de travailler en parallèle, avec jusqu'à 8 chercheurs qui analysent les données indépendamment et qui comparent ensuite leurs résultats ; c’est plus long, mais cela permet d'accroître le nombre de découvertes !» précise Pascal Bordé de l’IAS, responsable de cette équipe chargée d’analyser les courbes de lumière de CoRoT. Chaque année, cette équipe isole jusqu’à un millier de courbes de lumière présentant des transits, parmi lesquels plus d'une centaine sont potentiellement le fait de planètes… Mais une fois ces « planètes potentielles » identifiées, la tâche est loin d’être terminée car sur 100 candidats, moins de 5 sont des planètes. Il peut s'agir également d'étoiles binaires ou d'artefacts.
La nécessaire complémentarité entre le sol et l'espace
Les planètes ne sont clairement identifiées qu'une fois que tous les autres scénarios possibles ont été écartés : « Entre la détection de transits par CoRoT et l'annonce officielle de la découverte d'une nouvelle planète se cache une série d'observations complémentaires à l'aide de télescopes au sol. «Réaliser et analyser ces observations est un travail méticuleux qui peut nécessiter jusqu'à deux années entières ! » explique Claire Moutou, du LAM, chargée de la coordination du programme d’observations complémentaires. Les chercheurs impliqués dans CoRoT doivent donc passer au crible de leurs télescopes terrestres la centaine de candidats détectés annuellement. Une quinzaine de télescopes de par le monde est utilisée pour cette tâche. Il s’agit d'abord de confirmer la position de l’étoile présentant les transits, puis d'établir que le corps qui cause ces transits est bien une planète et non une autre étoile. Cette vérification peut se faire en mesurant la masse de ce corps. Les spectrographes de haute précision en vitesse radiale, HARPS1, HIRES2 et SOPHIE3 sont utilisés à cet effet. Enfin, le Très Grand Télescope de l’ESO au Chili est pointé sur les systèmes identifiés pour mesurer la masse et le rayon de l’étoile avec une grande précision, ce qui permet de déterminer finement la masse et le rayon de la planète. C'est un processus long, car les étoiles ne sont visibles que 5 mois par an, mais la récompense finale est de taille ! Car sans pouvoir voir directement ces planètes lointaines, les chercheurs savent mesurer leur densité -seulement pour celles qui transitent- et commencent à comprendre leurs caractéristiques. Parmi les quelques 440 exoplanètes découvertes à ce jour, dont 15 par le satellite CoRoT, environ 82 seulement sont « en transit » devant leur étoile. L'intérêt scientifique de ces transits, c’est qu’ils donnent le diamètre de la planète, l'inclinaison du système par rapport à l'observateur et la période très précise de la planète autour de son étoile.
Les mesures au sol donnent la masse de la planète et l'excentricité de son orbite.
Ensemble, les données sol et satellitaire donnent la densité de la planète et fournissent des indications sur sa structure interne (rocheuse, gazeuse, glacée, avec ou sans noyau...). Les scientifiques parlent de "caractériser" la planète.
La collaboration sur CoRoT et les contributions françaises
Le satellite CoRoT a été développé et est exploité par le CNES. Son nom signifie « Convection, Rotation & Transits planétaires ». Il a deux objectifs scientifiques principaux :
- la recherche d'exoplanètes et en particulier de planètes analogues à notre Terre
- la détection des vibrations des étoiles afin de sonder leur constitution (sismologie stellaire).
Références des articles
L'annonce de cette découverte précède la parution des articles dans plusieurs revues à comité de lecture. Leurs références seront complétées ultérieurement.
Contacts
- Contacts scientifiques : Claire Moutou, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM) 38 rue Frédéric Joliot-Curie 13388 MARSEILLE CEDEX (France)
- Responsable de la thématique astrophysique : Olivier La Marle
