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Fête de la science : devenez chasseur d'exoplanètes !

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Les exoplanètes vous font rêver, vous êtes membre de Seti@home mais vous regrettez de ne pas pouvoir faire partie des équipes qui chassent des superterres ? Vous avez tort ! La Nasa vous offre de prendre part à l'analyse des données de Kepler et de découvrir des exoplanètes, de chez vous. Serez-vous le découvreur de la première exoterre habitable ?

Sur cette image on voit ce que donnerait la courbe de luminosité du Soleil, étoile calme, observé par Kepler à des années-lumière. Jupiter est plus proche que Neptune et sa période orbitale est donc plus courte. Comme son rayon est plus grand cela donne au final pour un transit planétaire une baisse de luminosité plus importante (courbe bleue) mais durant moins longtemps que pour Neptune (courbe jaune). Le transit de la Terre (courbe rouge) est lui presque invisible. © Planethunters.org

Rappelez-vous, c'était en 2006. La sonde Stardust venait juste de rapporter sur Terre des poussières piégées dans de l'aérogel lors de son survol de la comète Wild 2. Le rêve de certains, celui de pouvoir travailler pour la Nasa en analysant des échantillons de matière extraterrestres, allait se réaliser. Les membres de la mission Stardust annonçaient recruter à tour de bras pour analyser, via Internet, les photos du piège à poussières afin d'y retrouver la précieuse matière cométaire et peut-être même des grains de matière interstellaire.

Si des ordinateurs peuvent fouiller efficacement dans des bases de données, il est tout de même des domaines où le cerveau humain se révèle encore le plus efficace. C'est notamment le cas lorsqu'il s'agit de reconnaître des caractéristiques sur des photos. Les auteurs du site Zooniverse l'ont bien compris et ils permettent depuis quelque temps à tous les passionnés, qu'ils soient docteur en astrophysique ou non, d'analyser les images prises par des télescopes comme Hubble ou Spitzer comme le feraient des professionnels pour percer les secrets de l'univers.


Les astronomes en sont désormais convaincus : les planètes sont présentes en nombre dans l'univers. Les chercheurs européens tentent de déterminer la composition de leur atmosphère et de découvrir des planètes rocheuses semblables à la Terre. Ces contrées très lointaines pourraient-elles abriter la vie ? Telle est l'éternelle question. © euronewsfr-YouTube

Depuis quelque temps, c'est à la recherche des exoplanètes qu'ils vous convient avec Planethunters. Ils vous proposent en effet de devenir vous-même un chasseur de planètes et d'aider les membres de la mission Kepler, ainsi que les exobiologistes qui chassent les exoplanètes, à en découvrir dans les observations de ce télescope en orbite.

Chasser des exoplanètes avec la méthode du transit planétaire

Nul besoin d'équipement compliqué ou d'une formation poussée en science, votre ordinateur, votre passion et un minimum de maîtrise de l'anglais à l'écrit suffisent pour cela. Mais avant de pouvoir partir en chasse, il vous faut comprendre ce qu'est la méthode du transit planétaire et à quoi elle sert.

Schéma illustrant le principe du transit planétaire s'accompagnant d'une baisse de luminosité de l'étoile d'autant plus importante que l'exoplanète est de grande taille par rapport à son soleil. © Institute for Astronomy-University of Hawaii

La méthode du transit planétaire est une méthode photométrique. Elle repose sur la mesure des faibles variations périodiques de la luminosité d'une étoile lorsqu'une planète passe devant elle. L'orientation du plan orbital d'une exoplanète est arbitraire et l'observation possible d'un transit est d'autant plus rare que la période de révolution d'une telle planète est importante. Il faut donc observer simultanément un grand nombre d'étoiles pour espérer surprendre un transit. C'est ce que font les deux missions spatiales actuellement dédiées à l'étude, entre autres, des transits planétaires : la mission Kepler de la Nasa et la mission Corot de l'Esa.

Il n'est pas forcément évident de distinguer une brusque et faible baisse de luminosité de l'étoile due à un transit d'une variation similaire liée à l'activité propre de l'étoile. La courbe de luminosité d'une étoile est parfois fortement variable, même si les amplitudes de ces variations sont faibles. Si l'on veut faire des mesures fines de photométrie pour les transits planétaires extrasolaires, il est donc nécessaire de placer un détecteur dans l'espace afin de s'affranchir des variations de luminosité causées par l'atmosphère de la Terre.

Deux courbes photométriques de variations de la luminosité d'une étoile pour deux exoplanète, OGLE-TR 113 et OGLE-TR 132. © ESO

Enfin, il faut que le transit se répète périodiquement un nombre suffisant de fois avant de pouvoir commencer à envisager que l'on a détecté une exoplanète. Dans le cas d'une vraie exoterre, il faudrait donc attendre au moins 3 ans avant de parler d'une découverte, avec de plus une estimation de la masse fournie par la méthode des vitesses radiales. Si la masse de l'exoplanète est comprise entre 2 et 10 fois celle de notre planète, il faudra alors parler d'une superterre. Dans les deux cas, si la planète est en orbite autour d'une naine rouge, sa zone d'habitabilité sera à des distances inférieures à celle de notre Système solaire. Il n'est donc pas nécessaire d'attendre 3 ans pour confirmer un transit.

Les courbes de luminosité de Kepler

La largeur et la profondeur de courbe de luminosité permettent d'avoir des renseignements sur l'exoplanète. En effet, connaissant le spectre de l'étoile, il est possible d'en tirer la valeur de son rayon. Or, la diminution relative du flux de lumière de l'étoile à l'occasion d'un transit est égale au carré du rapport du rayon de l'exoplanète à celui de son soleil. Si on connaît sa masse, que l'on détermine par la méthode des vitesses radiales, on en déduit automatiquement sa densité moyenne. C'est une donnée importante car une superterre trop peu dense est probablement une planète océan comme 55 Cancri e.

Sur cette image, on voit la courbe de luminosité d'une étoile observée pendant plus d'un mois. Chaque point blanc correspond à une mesure. Une courbe en trait plein est donnée en dessous et les cercles blancs sont utilisés pour déterminer la largeur de portion de courbe où l'on peut faire un zoom pour tenter de surprendre un transit planétaire. © Planethunters.org

Ce que proposent donc les membres de Planethunters, c'est que vous examiniez les courbes de luminosité prises en surveillant les plus de 145.000 étoiles observées par Kepler et d'y chercher des signes de transits. Comme l'explique une vidéo en anglais, il vous faut aussi répondre à quelques questions concernant les caractéristiques de ces courbes de luminosités. Il est nécessaire d'utiliser une fonction zoom pour observer les détails possibles d'un transit qui sont parfois cachés dans un signal apparaissant très bruité, comme le montre la courbe ci-dessus extraite du site de Planethunters.org.

Un autre exemple de courbe de luminosité d'une étoile observée pendant presque un mois. L'étoile est très calme et le transit planétaire très clair. © Planethunters.org

Comme le montre l'image ci-dessus, le cas idéal est celui où l'on est en présence d'une étoile très calme devant laquelle transite une exoplanète de grande taille.

Bien entendu, les chasseurs d'exoplanètes auront leur nom dans la publication des chercheurs annonçant une nouvelle découverte. Alors êtes-vous prêt à être publié dans Nature et, peut-être, à laisser votre nom comme le découvreur de la première exoterre où la vie existe ? Si oui, connectez-vous et inscrivez-vous sur le site de Planet Hunters.

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Pour la Fête de la science 2012, Futura célèbre la science citoyenne, celle qui sort des laboratoires pour venir vers le grand public. « Faites-le vous-même », c'est donc à vous de jouer avec la chimie, l'astronomie, l'océanographie...

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