Exoplanètes et Recherche de Vie

Détection Exoplanètes§

Méthodes

1. Transit (Photométrie)

• Baisse luminosité étoile quand planète passe devant
• Δ Luminosité : (Rₚ/R★)²
• Jupiter-Soleil : ~1% ; Terre-Soleil : ~0,01%
• Informations : rayon, période orbitale
• Missions : Kepler (2009-2018, 2700+ planètes), TESS (2018-), PLATO (futur)
• Biais : favorise grosses planètes, orbites courtes, plan orbital aligné

2. Vitesse Radiale (Doppler)

• Planète fait osciller étoile (centre masse commun)
• Décalage spectral périodique
• Informations : masse minimale (M sin i), période, excentricité
• Première détection : 51 Pegasi b (Mayor & Queloz, 1995, Prix Nobel 2019)
• Biais : favorise grosses planètes, proche étoile

3. Imagerie Directe

• Observation planète elle-même
• Très difficile : contraste ~10⁹-10¹⁰
• Coronographes, optique adaptative
• Jeunes planètes massives, loin étoile, infrarouge (chaleur résiduelle)
• Exemples : HR 8799 (4 planètes imagées), β Pictoris b

4. Microlentille Gravitationnelle

• Étoile distante amplifie brièvement étoile fond (alignement)
• Planète crée pic secondaire
• Événement unique, pas de suivi
• Détecte planètes loin étoile, petites masses

5. Astrométrie

• Oscillation position étoile dans ciel
• Précision extrême nécessaire
• Gaia : mesures micro-arcseconde

6. Timing Variations

• Pulsars : périodicité altérée par planète
• Premières exoplanètes détectées (PSR B1257+12, 1992) mais environnement hostile

Statistiques et Types§

Nombre

• >5 400 exoplanètes confirmées (jan 2024)
• >4 000 systèmes planétaires
• Estimation : moyenne 1+ planète par étoile Voie lactée → 100-400 milliards exoplanètes!

Types

Jupiters Chauds

• Géantes gazeuses, très proche étoile (<0,1 UA)
• Températures >1000 K
• Périodes orbitales jours
• Migration orbitale depuis formation loin
• Exemple : 51 Pegasi b, HD 209458 b

Super-Terres

• Masse 2-10 M⊕
• Rocheuses ou mini-Neptunes ?
• Très communes (pas dans système solaire!)
• Exemple : Kepler-452b

Mini-Neptunes

• Rayon 2-4 R⊕
• Enveloppe H/He épaisse
• Entre Terre et Neptune

Planètes Habitables Potentielles

• Zone habitable : distance permettant eau liquide surface
• Dépend : luminosité étoile, atmosphère planète, effet serre
• Exemples :
  • Proxima Centauri b : 1,17 M⊕, 4,24 al, zone habitable, mais éruptions stellaires
  • TRAPPIST-1 : 7 planètes terrestres, 3 en zone habitable, 40 al
  • Kepler-186f, Kepler-442b, TOI-700d

Biosignatures et Recherche Vie§

Atmosphères Exoplanètes

• Spectroscopie transit : lumière étoile traverse atmosphère
• Absorption/émission révèle composition
• JWST : sensibilité infrarouge, molécules complexes

Biosignatures

• O₂ + O₃ : sur Terre, produit photosynthèse (mais faux positifs possibles)
• CH₄ + O₂ : déséquilibre chimique (Terre : biogénique)
• Phosphine (PH₃) : potentielle (controverse Vénus 2020)
• Technosignatures : pollution, lumières artificielles, mégastructures (Sphère Dyson)

Équation de Drake (1961)

• N = R★ × fₚ × nₑ × fₗ × fᵢ × fᴄ × L
• Estimation nombre civilisations communicantes Voie lactée
• Facteurs très incertains (fₗ, fᵢ, fᴄ, L)

Paradoxe de Fermi

• “Où sont-ils ?”
• Si vie commune, pourquoi aucun contact ?
• Hypothèses : vie rare, distances immenses, autodestruction, Zoo hypothesis, etc.

SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence)

• Écoute signaux radio artificiels
• Breakthrough Listen : programme actuel massif
• Aucune détection confirmée (WOW! signal 1977, non répété)