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EXOPLANÈTES ou PLANÈTES EXTRASOLAIRES

Atmosphères, océans et surfaces des exoplanètes

Si la masse et les propriétés orbitales des exoplanètes détectées commencent à être bien précisées, les propriétés physiques (atmosphère, océans, structure interne) le sont beaucoup moins, car les observations y donnent bien moins directement accès. Deux méthodes sont possibles, l’une fondée sur la combinaison des mesures issues de la vélocimétrie et du transit, l’autre sur l’étude spectroscopique des atmosphères planétaires.

Lorsqu’une exoplanète a été détectée à la fois par transit et vélocimétrie, son rayon et sa masse sont calculables, et l’on en déduit immédiatement sa masse volumique moyenne (ou densité moyenne par rapport à l’eau liquide). Cette information est cruciale car elle renseigne sur l’état physique de l’exoplanète. Les exoplanètes de très grand rayon et de faible densité sont principalement gazeuses, et on les qualifiera volontiers de géantes. Les exoplanètes de quelques masses terrestres seulement, ayant un petit rayon (quelques rayons terrestres) et une grande densité, appelées super-Terres, n’ont pas d’équivalent dans le système solaire ; elles ne sont pourtant pas rares. Avec ce même critère de densité moyenne, une autre catégorie d’exoplanètes a été proposée, les « planètes-océans ». Celles-ci, de densité inférieure à celle des planètes telluriques et de rayon un peu plus grand, seraient recouvertes sur toute leur surface d’une couche d’eau liquide, épaisse de plusieurs dizaines de kilomètres. Enfin, les exoplanètes de densité et de masse très comparables à celles de la Terre, appelées telluriques, sont solides et rocheuses.

Il convient de préciser que le détail de l’intérieur des exoplanètes (structure interne) demeure inconnu, car les deux quantités mesurées (rayon et masse) sont insuffisantes pour prétendre le décrire de façon unique. En effet, bien souvent, plusieurs modèles différents de l’intérieur peuvent reproduire les observables disponibles (ce qu’on désigne par la « dégénérescence des modèles »).

Si la description de la structure interne des exoplanètes demeure très difficile, celle des atmosphères l’est moins, grâce aux études spectroscopiques, conduites sur un nombre toutefois encore très limité de cas : quelques Jupiters chauds et quelques exoplanètes éloignées de leur étoile.

Les atmosphères des Jupiters chauds sont étudiées en comparant les spectres ultraviolet, visible ou infrarouge du rayonnement de l’étoile avant et pendant un transit, que celui-ci soit primaire (la planète passe entre l’étoile et l’observateur terrestre), ou secondaire (planète, étoile et observateur sont toujours alignés, mais la planète passe cette fois derrière l’étoile). Lors de ces transits, la lumière de l’étoile interagit avec l’atmosphère de l’exoplanète, qu’elle y soit absorbée ou diffusée, et cette lumière doit donc être affectée. Par exemple, lorsque des éléments chimiques sont présents dans l’atmosphère de la planète, ils créent, dans le spectre de la lumière reçue de l’étoile, des absorptions caractéristiques ; ces dernières vont donner des informations sur la présence et l’abondance de ces éléments.

Or, dans plusieurs cas, les spectres obtenus sont plats et ne contiennent pas les raies spectrales que les atomes et molécules de l’atmosphère planétaire devraient produire. Ce résultat inattendu est attribué à la présence, dans l’atmosphère exoplanétaire, de nuages de poussières ou de brouillards, qui masquent les raies spectrales. Néanmoins, plusieurs constituants ont été détectés dans les atmosphères de certains Jupiters chauds, tels que le carbone, l’oxygène, le sodium, le fer, le magnésium, l’eau, le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, le méthane, etc. Notons que, du fait de leur proximité à l’étoile, les atmosphères des Jupiters chauds sont soumises[...]

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Écrit par

  • : directeur de recherche au CNRS, astrophysicienne
  • : professeur émérite de l'université Paris-VII-Denis-Diderot, membre de l'Académie des sciences

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Classification

Pour citer cet article

Anne-Marie LAGRANGE et Pierre LÉNA. EXOPLANÈTES ou PLANÈTES EXTRASOLAIRES [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Médias

<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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Autres références

  • DÉCOUVERTE DES EXOPLANÈTES

    • Écrit par James LEQUEUX
    • 666 mots

    La première exoplanète, c’est-à-dire gravitant autour d'une étoile autre que le Soleil, est découverte en 1995 par Michel Mayor et Didier Queloz, de l'Observatoire de Genève, qui présentent les résultats de leurs observations le 6 octobre 1995, lors d'un congrès scientifique à Florence,...

  • EXOPLANÈTES - Méthodes de détection

    • Écrit par Anne-Marie LAGRANGE
    • 2 917 mots
    • 7 médias

    Une exoplanète est un astre très peu lumineux, qu'elle diffuse la lumière de l’étoile autour de laquelle elle tourne ou qu’elle émette son propre rayonnement, généralement dans l’infrarouge vu sa basse température. Sa détection est donc difficile, et ce, d’autant plus que sa distance à la...

  • WASP-39b, exoplanète

    • Écrit par Jérémy LECONTE
    • 1 503 mots
    • 2 médias
    Spectre de l’atmosphère WASP-39b obtenu par le spectromètre de la mission James-Webb - crédits : NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI) [traduction et charte graphique : EUF]

    WASP-39b (pour Wide Angle Search for Planets, nom du programme qui l’a mise en évidence), encore appelée Bocaprins, est une exoplanète géante gazeuse chaude qui a été découverte en 2011 autour de son étoile WASP-39. Localisée à 700 années-lumière du Soleil, elle a été choisie pour...

  • ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)

    • Écrit par Pierre LÉNA
    • 2 129 mots
    • 5 médias
    ...celui de la formation des planètes. On sait que celles-ci se forment dans les disques de gaz et de poussière qui accompagnent la formation des étoiles. Des centaines d'exoplanètes sont connues depuis la découverte de la première en 1995, et ce domaine de recherche est devenu un des plus actifs de l'...

  • ASTRONOMIE

    • Écrit par James LEQUEUX
    • 11 339 mots
    • 20 médias
    Il serait assez vain d’essayer de résumer les progrès actuels de l’astronomie, tant ils sont variés et considérables. On mentionnera la découverte de près de quatre mille planètes (2018) qui gravitent autour d’une étoile autre que le Soleil – d’où leur nom de planètes extrasolaires ou exoplanètes...

  • EPOXI, mission

    • Écrit par Universalis
    • 490 mots

    Le 4 juillet 2005, un projectile fabriqué par l'homme percute pour la première fois un noyau cométaire, en l'occurrence celui de la comète Tempel 1, alors située à 133 millions de kilomètres de la Terre. Ce projectile a été largué par la sonde Deep Impact de la N.A.S.A., lancée le 12 janvier 2005....

  • EXOBIOLOGIE

    • Écrit par Vassilissa VINOGRADOFF
    • 8 000 mots
    • 4 médias
    Représentation schématique des zones habitables - crédits : Encyclopædia Universalis France
    ...Galaxie ou au-delà. Les sites potentiels pour un développement de la vie semblent néanmoins de plus en plus nombreux au fil des nouvelles observations. Par-delà notre système solaire, il existe d’innombrables autres systèmes planétaires possibles (au regard des milliards d’étoiles de l’Univers),...
  • Afficher les 21 références

Voir aussi

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