Ils disent qu'il y a plus d'une façon d'écorcher un chat interstellaire, et en astronomie, il y a plus d'une façon de trouver des exoplanètes extraterrestres en orbite autour d'une étoile lointaine. Avec l'arrêt récent de la prolifique mission Kepler de la NASA et sa manne de découvertes, il est temps de regarder vers l'avenir, et vers des alternatives.

Danse avec la star

Le vaisseau spatial Kepler, et son successeur TESS, repose sur la recherche d'exoplanètes par alignement chanceux. Si l'orbite d'une planète étrangère par hasard croise notre vision de son étoile mère, alors la planète croisera occasionnellement notre ligne de mire, provoquant une éclipse minuscule mais mesurable - une baisse révélatrice de la luminosité de l'étoile qui révèle la présence de la planète.

De toute évidence, la plupart des systèmes solaires n'auront pas d'alignements aussi chanceux, ces missions passent donc beaucoup de temps à regarder en vain beaucoup d'étoiles. Quoi de plus, ces méthodes de transit révèlent une démographie biaisée de l'univers. Pour mieux augmenter les chances d'un alignement chanceux, c'est mieux si l'exoplanète est proche de son étoile ; si la planète est loin, alors il doit être vraiment chanceux pour que son orbite tombe le long de notre ligne de mire. Ainsi, les types de planètes trouvées par une mission comme Kepler donneront un portrait injuste de toutes les sortes de planètes réellement présentes.

C'est une bonne chose qu'il y ait plus d'une façon de trouver une exoplanète.

Nous savons tous que les chaînes de gravité enchaînent une planète à son étoile. L'énorme influence gravitationnelle de cette étoile maintient sa famille planétaire en orbite. Mais la gravité fonctionne dans les deux sens :alors que les planètes se déplacent sur leurs orbites, ils tirent sur leurs étoiles mères d'avant en arrière, faisant vaciller ces étoiles.

Toutes les planètes le font dans une certaine mesure. Dans le cas de la Terre, l'effet est presque négligeable, mais la grande masse de Jupiter est capable d'arracher notre étoile à une distance supérieure au rayon du soleil. Juste à cause de Jupiter seul, notre soleil atteint une vitesse d'environ une dizaine de mètres par seconde, mettre plus de dix ans pour répéter son cycle. Tout un exploit pour une humble planète.

Un quart de travail, Deux quarts de travail

Sauf dans des cas extrêmement rares, nous ne voyons jamais vraiment les étoiles vaciller et vaciller d'avant en arrière sous les suggestions gravitationnelles de leurs exoplanètes. Mais nous pouvons voir la lumière de ces étoiles, et les objets en mouvement déplaceront leur lumière.

Exactement de la même manière qu'une sirène monte puis descend lorsque l'ambulance passe devant vous, la lumière peut virer au rouge ou au bleu en fonction de son mouvement :une source lumineuse se déplaçant vers vous apparaîtra un peu plus bleue, et une lumière qui recule semble un peu plus rouge.

Donc, même si nous ne pouvons pas voir l'étoile en mouvement, nous pouvons détecter le petit changement dans sa configuration lumineuse lorsque la planète la fait se rapprocher et s'éloigner de nous. Cette méthode fonctionne mieux lorsque la planète est directement le long de notre ligne de mire (tout comme avec la méthode de transit), mais il peut aussi donner un signal détectable lorsqu'il n'est pas parfaitement aligné. Tant que l'étoile a une quantité décente de va-et-vient dans notre direction, la lumière changera.

Bien sûr, les étoiles elles-mêmes sont en mouvement dans l'espace, provoquant un décalage général de la lumière, et les mesures solides sont difficiles à trouver car les surfaces stellaires sont en mouvement, chaudrons bouillants – pas exactement la meilleure source pour obtenir des mesures précises des mouvements. Mais le régulier, rythmique, les mouvements répétés dus à l'influence d'une planète en orbite ressortent de manière très évidente, prenant la forme d'une courbe caractéristique, même si nous n'avons pas observé le système sur une orbite entière d'exoplanète.

Oui, les astronomes sont si bons.

Vérifiez les exoplanètes

Cela ne veut pas dire que cette méthode (appelée par divers noms techniques amusants tels que "vitesse radiale" et "spectroscopie Doppler") est absolument parfaite et déverrouille instantanément tous les secrets scientifiques d'un monde extraterrestre. Loin de là. Comme toute autre technique suspendue à la ceinture à outils scientifique, il y a des lacunes et des limites.

Pour un, le déplacement de la lumière à lui seul ne suffit pas à révéler pleinement les détails de l'orbite exoplanétaire. Voyons-nous une planète relativement petite parfaitement alignée avec notre ligne de mire ? Ou une planète beaucoup plus grande avec une orbite inclinée ? Les deux cas conduiraient au même signal – nous avons besoin d'un arbitre.

Avec les centaines d'exoplanètes candidates dans le sac en utilisant la méthode de la vitesse radiale, combien d'entre eux transitent également devant leur étoile ? Plus précisement, maintenant que nous avons vu une planète une fois avec une seule technique, pouvons-nous le rattraper dans un suivi avec quelque chose comme la mission TESS ?

Non seulement un suivi confirmerait les détails de la planète (densité, rayon, etc.), il en découvrirait également de nouveaux. Quoi de plus, ces types de recoupements sont absolument essentiels pour aider à découvrir les biais cachés et les faiblesses des méthodes respectives. Les méthodes de vitesse radiale et de transit s'accordent-elles toujours sur les propriétés des exoplanètes qu'elles trouvent ? Si non, Pourquoi pas? Pour mieux utiliser les méthodes de manière autonome, nous devons examiner attentivement les résultats lorsqu'ils sont utilisés simultanément.

Malheureusement, nous ne pouvons pas nous attendre à trop de croisements de chasse aux planètes. Une étude récente a analysé les chiffres :en commençant par des centaines de candidats marqués avec la méthode de la vitesse radiale, seules quelques douzaines devraient également avoir la chance de transiter. De celles, seulement une douzaine environ seront mesurées par TESS au cours de sa période d'observation de deux ans. Et de ceux-là, seulement trois environ seront des transits inédits.

Bien que ce ne soit pas beaucoup d'échantillons, les précieuses données que nous obtenons seront toujours inestimables pour les recherches futures et la compréhension future de nos voisins exoplanétaires.