EXOPLANÈTES ou PLANÈTES EXTRASOLAIRES

L’exoplanétologie, une discipline d’avenir

Depuis 1995, la multiplication des découvertes d’exoplanètes a donné naissance à une discipline nouvelle, l’exoplanétologie. Ce domaine de recherche a évolué très rapidement grâce à l’accumulation d’observations dues à des méthodes s'affinant sans cesse, à l’amélioration des modèles théoriques et des simulations numériques, et à des expériences en laboratoire testant certains processus physico-chimiques.

Nous savons désormais que les exoplanètes ne sont pas rares dans notre Galaxie, donc dans l’Univers. Les données recueillies révèlent déjà une diversité d’architectures et de propriétés de ces corps célestes que le seul exemple du système solaire n’avait pas permis d’imaginer. Pourtant, nous sommes encore bien loin d’avoir exploré la diversité de ces systèmes planétaires.

Nous ne savons pas si le système solaire constitue un cas fréquent ou bien au contraire une très rare configuration. Les objets analogues à la Terre demeurent encore hors de portée des outils d’observation actuels. Des instruments de nouvelle génération, mettant en œuvre les deux principales méthodes que sont la vélocimétrie et les transits, seront installés sur des télescopes, au sol ou dans l’espace – par exemple sur le futur satellite européen Plato (Planetary Transits and Oscillations of Stars), prévu vers 2024. Ils seront nécessaires pour détecter ces exo-Terres en vélocimétrie. En parallèle au développement de tels instruments, il sera indispensable de progresser dans la compréhension de l’activité stellaire (changements d’éclat, éventuellement périodiques, d’une étoile), laquelle est aujourd’hui reconnue comme un obstacle majeur à la détection des exo-Terres. De même, les objets analogues, par leur masse et leur orbite, aux planètes géantes du système solaire demeurent encore hors de portée : de nouveaux instruments, capables d’en former l’image, devront équiper les télescopes optiques géants terrestres, tel l’ELT (Extremely Large Telescope, prévu vers 2025) dont le miroir aura un diamètre de 39 mètres.

L’atmosphère des exoplanètes géantes est très mal connue et celle de planètes semblables à la Terre est encore à découvrir. De longues années d’observations spectroscopiques avec les grands télescopes au sol, ou des télescopes spatiaux comme le James Webb Space Telescope (JWST, lancé en 2021), seront nécessaires pour analyser ces atmosphères.

Nous savons enfin qu’il existe très probablement plusieurs mécanismes de formation des exoplanètes, et que la jeunesse de celles-ci est sans doute complexe et agitée. De violents épisodes peuvent affecter de manière importante leur trajectoire, leur masse et leur atmosphère. De nombreuses questions se posent encore à propos des premières étapes – en particulier celles qui conduisent à la genèse des planétésimaux –, sur la manière dont les caractéristiques de l’étoile affectent les processus donnant naissance aux planètes, enfin à propos de la formation et de l’évolution de la structure interne des planètes et de leur atmosphère. Ces atmosphères sont le résultat combiné de conditions physico-chimiques initiales, de l’environnement de l’exoplanète (rayonnement stellaire, magnétisme, vents), de l’évolution chimique et dynamique à différentes échelles, enfin d’autres processus complexes qui se déroulent hors d’un état d’équilibre que la physique modéliserait plus aisément. Parallèlement aux observations, d’importants efforts théoriques et de modélisation doivent donc être mis en place, afin de progresser dans la compréhension de tous ces aspects. Ces étapes seront cruciales pour qu’un jour soient identifiées des exoplanètes où l’on puisse rechercher à bon escient des signatures éventuelles de vie extraterrestre.

— Anne-Marie LAGRANGE

— Pierre LÉNA[...]

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Écrit par

Anne-Marie LAGRANGE : directeur de recherche au CNRS, astrophysicienne
Pierre LÉNA : professeur émérite de l'université Paris-VII-Denis-Diderot, membre de l'Académie des sciences

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<strong>ß</strong><strong> Pictoris b</strong> - crédits : Lagrange et al/ ESO — ß **Pictoris b**

Lagrange et al/ ESO

Les exoplanètes et leurs caractéristiques - crédits : Encyclopædia Universalis France — Les exoplanètes et leurs caractéristiques

Encyclopædia Universalis France

L’étoile HR 8799 et ses exoplanètes - crédits : Conseil national de recherches du Canada, C. Marois & Keck Observatory — L’étoile HR 8799 et ses exoplanètes

Conseil national de recherches du Canada, C. Marois & Keck Observatory

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