LES SCIENCES DANS PLATO

COMMENT CONFIRMER LA PRÉSENCE D’UNE EXOPLANÈTE ?

Une fois la courbe de lumière obtenue, il faut l’analyser pour rechercher de légères baisses de flux lumineux et vérifier si celles-ci sont dues ou non à une exoplanète.

Une baisse de flux lumineux suggère la présence d’une exoplanète, mais ce n’est pas une preuve car elle peut aussi être causée par d’autres phénomènes, comme la variation intrinsèque du flux d’un objet de fond plus faible dont l’image est confondue avec celle de l’étoile observée. De nombreuses vérifications doivent être effectuées pour s’assurer qu’il s’agit bien d’une exoplanète.

• Simulation d’une courbe de lumière vue par PLATO
• Transit observé par la mission CoRoT

Exemple d’une courbe de lumière simulée d’une mini neptune observée par PLATO

Transit de l’exoplanète CoRoT-Exo-1b, la première exoplanète découverte par CoRoT au cours de ses 60 premiers jours d’observations scientifiques par l’équipe CoRoT exo-team

Par exemple, l’observation de deux baisses successives de flux lumineux, s’il s’agit bien de transits, nous fournit la période de révolution de la planète supposée. Si, après un temps égal à une période de révolution ainsi mesurée, on constate une nouvelle baisse de flux lumineux, on déduit qu’il est très probable qu’il s’agit bien d’une exoplanète.

Une autre vérification concerne la durée de la phase de diminution du flux. En effet, une exoplanète produit un transit dont la durée dépend de son orbite. Plus la période de l’orbite est longue, plus longue est la durée du transit. On commence donc par vérifier que la durée de la baisse de flux est bien proche de celle qu’on attend compte tenu de la période mesurée par la répétition des transits. Par exemple, une planète orbitant à 150 millions de km (la distance Terre-Soleil) autour d’une étoile de type solaire produit un transit d’une durée d’une dizaine d’heures.

Enfin, la confirmation complète n’est obtenue que si on détecte la planète également par la méthode des vitesses radiales, avec concordance des périodes de révolution déterminées par les deux méthodes (transits et vitesses radiales). C’est pourquoi PLATO se concentre sur des étoiles brillantes, pour lesquelles les observations spectroscopiques au sol sont assez précises pour que cette vérification puisse avoir lieu. Par ailleurs, la mesure de la profondeur du transit fournit directement le rapport des surfaces de la planète et de l’étoile, donc le rapport du carré de leurs rayons, tandis que les mesures en vitesse radiale nous donnent le rapport des masses de la planète et de l’étoile. Si on connaît le rayon et la masse de l’étoile, ce que l’on peut avoir grâce à l’astérosismologie, on en déduit le rayon et la masse de la planète, donc une estimation de sa densité. Celle-ci peut nous indiquer s’il s’agit d’une planète gazeuse, liquide, solide, ou un mélange de plusieurs types de composition.