Cinq façons de trouver un monde caché

Comme les planètes sont très difficiles à voir, les astronomes les trouvent surtout grâce à l’effet qu’elles ont sur la lumière d’une étoile. Cinq méthodes font presque tout le travail.

• Transit. Lorsqu’une planète passe devant son étoile, elle bloque une petite partie de la lumière. L’étoile devient donc brièvement moins lumineuse, de façon répétée. Cela ne fonctionne que lorsque l’orbite est vue presque par la tranche.
• Vitesse radiale (oscillation). La gravité d’une planète fait bouger l’étoile sur un petit cercle. Lorsque l’étoile se rapproche de nous, son spectre se décale légèrement vers le bleu ; lorsqu’elle s’éloigne, son spectre se décale légèrement vers le rouge. Ce décalage répétitif révèle la planète.
• Imagerie directe. Bloquer l’étoile et photographier la planète elle-même, comme dans la leçon précédente.
• Microlentille. Lorsqu’une étoile passe exactement devant une étoile plus éloignée, sa gravité courbe et concentre la lumière de l’arrière-plan, et l’étoile lointaine devient plus lumineuse pendant quelques jours. Une planète autour de l’étoile au premier plan ajoute une courte variation supplémentaire.
• Astrométrie. Mesurer très précisément la position de l’étoile dans le ciel et rechercher une petite oscillation répétitive. Le télescope spatial Gaia est conçu pour cela.

Chaque méthode détecte certaines planètes et en rate d’autres : chacune a donc un biais.

• Les transits favorisent les planètes proches de leur étoile (qui ont plus de chances de s’aligner) et grandes (qui provoquent une baisse plus importante de la luminosité).
• La vitesse radiale favorise les planètes massives sur des orbites courtes, qui tirent le plus fortement sur leur étoile.
• L’imagerie favorise les planètes géantes, jeunes et chaudes, éloignées de leur étoile.
• La microlentille est efficace pour les planètes éloignées de leur étoile et très éloignées de nous, et elle peut trouver des planètes froides que les autres méthodes ne détectent pas. Mais l’alignement de la lentille ne se reproduit jamais : chaque planète n’est donc observée qu’une seule fois.
• L’astrométrie favorise les planètes massives sur de grandes orbites autour d’étoiles proches.

La grande majorité des planètes connues jusqu’à présent ont été découvertes par transits, puis par vitesse radiale. Les trois autres méthodes réunies ne représentent qu’une petite fraction du total.