Corot : premier bilan après 300 jours

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Tout se présente au mieux pour le satellite Corot. Le chasseur d’exoplanètes telluriques, aussi à l’écoute des oscillations des étoiles, vient de fêter ses 300 jours en orbite depuis son lancement du cosmodrome de Baïkonour le 27 décembre 2006. Le Cnes vient de faire le bilan de longues séquences d’observations du satellite et annonce de prochaines publications scientifiques.

La mission du satellite Corot, l’acronyme de COnvection, ROtation et Transits planétaires, est double. Il s’agit de détecter des exoplanètes rocheuses au moins aussi grandes que la Terre et de faire des études d’astérosismologie (ou sismologie stellaire). La technique employée dans les deux cas repose sur de mesures photométriques fines des variations de luminosité des astres étudiés.

La traque des exoplanètes telluriques

Ainsi, dans le cas de la première exoplanète découverte par Corot au début de l’année 2007, baptisée Corot-Exo-1b, c’est en constatant une brusque diminution, bien qu’infime, de la luminosité de l’étoile observée que l’on a pu détecter le transit devant celle-ci d’une planète, dont le diamètre estimé est de l’ordre de 200 à 250.000 km, et tournant en 1,5 jour autour de son soleil situé à environ 1.500 années-lumière. Il s’agit donc d’un Jupiter chaud.

Des observations spectroscopiques, conduites au sol par la suite, ont permis de mesurer aussi la masse de la planète, soit 1,3 fois celle de Jupiter. Quant à l’étoile hôte, il s’agit d’une étoile naine analogue au Soleil.

Cliquez pour agrandir. Transit de la première exoplanète observée par Corot (Corot – Exo-1b) . Crédit : Cnes

Si l’on en croit Annie Baglin, investigatrice principale de la mission Corot, « la précision des données que nous livre Corot est particulièrement impressionnante. La courbe de lumière du transit est si détaillée qu’elle nécessitera des analyses complémentaires. Il n’est pas exclu de pouvoir y distinguer des traces de la lumière de l’étoile se réfléchissant sur la planète, avec la perspective d’en tirer des informations sur son atmosphère ».

Les courbes de variations de luminosité enregistrées par Corot sont en effet plus complexes que celle donnée pour illustrer la détection d’une exoplanète par transit. Pour s’en convaincre, il suffit de regarder celle fournie récemment par le Cnes et montrant une période de 120 jours d'observations ininterrompues.

Cliquez pour agrandir. Courbe de lumière de Corot. Crédit : Cnes

On peut cependant remarquer facilement différents types de variations d’intensités lumineuses, en amplitudes et en périodicités.
On trouve ainsi :

• Une variation périodique sur environ 1,5 jour dont l’interprétation sera peut-être donnée prochainement dans une publication scientifique.
• Une variation à long terme, produisant une sorte de phénomène de battement sur une période d'environ 40 jours. Dans ce cas les chercheurs évoquent un possible effet dû à la rotation de l’étoile et au caractère non uniforme de sa luminosité de surface. En effet, en raison de sa rotation, une étoile se déforme et prend un aspect ellipsoïdal, ce qui modifie le transfert radiatif interne et provoque un assombrissement de l’équateur par rapport aux pôles. Surtout, il faut se rappeler qu’il y a des taches solaires à la surface des étoiles, identiques aux taches solaires.
• Des pics très étroits avec une périodicité d’environ 5 jours et qui sont très certainement dus à un petit corps en orbite autour de l'étoile. La baisse de luminosité lors du transit semble indiquer que sa taille est 20 fois plus faible que celle de son soleil.

La sismologie stellaire

Le deuxième but de Corot est d’améliorer notre compréhension de la structure stellaire des étoiles. Pour ce faire, près de 12.000 courbes de variations de luminosité ont été enregistrées. En effet, les étoiles, tout comme notre Soleil, sont parcourues par des ondes sismiques de différents types qui provoquent de légères modifications de leur luminosité en surface.

Techniquement, il s’agit d’oscillations constituées d’ondes acoustiques ou de gravité, qui se propagent à travers l'étoile. Ce sont les modes propres de l'objet en équilibre, sphère de gaz autogravitante, éventuellement en rotation. Les mesures photométriques dans l’espace permettent alors un enregistrement très fin de ces différents modes qui constituent autant de renseignements sur les zones convectives et radiatives à l’intérieur des étoiles. L’ensemble permet de remonter à la masse, à la composition chimique et à l’âge des étoiles avec une précision inégalée jusqu’à présent.

Corot mesure les modes de vibrations des autres étoiles. Dans le cas du Soleil, l'héliosismologie permet de remonter à la structure profonde, le cœur et la zone radiative, avec les ondes G. Les ondes P nous renseignent sur la zone convective du Soleil Crédit : Lesia

Pendant les trois ans que va durer la mission Corot, c’est environ une centaine d’étoiles qui vont être ainsi auscultées. Il faut bien comprendre que la théorie de la structure et de l’évolution stellaire est l’épine dorsale de toute l’astrophysique, et partant, de toute la cosmologie, car c’est à partir d’elle que l’ont estime la distance, l’âge et la composition chimique des astres de l’Univers. Les courbes obtenues, comme nous l'avons fait remarquer, sont complexes et il faut mobiliser les ressources des techniques de traitements du signal, comme l’analyse de Fourier, pour en extraire la précieuse information.

Cliquez pour agrandir. Variations d'éclat au cours du temps d'une étoile brillante analogue au Soleil observée par Corot pendant 50 jours continûment. La précision de ces mesures correspond à la limite ultime fixée par la nature quantique de la lumière : le fameux bruit quantique des photons.L'analyse harmonique montre clairement la présence de modes d'oscillations sismiques. Crédit : Cnes

La mission Corot n’en est encore qu’à ses débuts mais, d'ores et déjà, le bilan suivant peut être dressé :

• Pratiquement toutes les étoiles observées avec Corot oscillent.
• La fréquence de découverte des exoplanètes par Corot n’est pour l’instant limitée que par le temps nécessaire pour utiliser les gros télescopes au sol afin de confirmer les observations.
• Des oscillations de type G semblables à celles détectées dans le Soleil ont bien été mises en évidence.
• Des oscillations multimodes, des mouvements erratiques superficiels et de rotations différentielles, comme le montrent les différentes périodes de passage des tâches solaires à des latitudes différentes, sont indirectement détectés pour les étoiles observées sur une large gamme de fréquences.

Un des résultats les plus importants que fournira Corot est sans nul doute une évaluation de la fréquence des planètes telluriques autour des étoiles dans notre Galaxie. Cette valeur est importante pour l'astrobiologie puisqu'elle est un des termes de l'équation de Drake.

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