Exoplanètes

EXOTRAPPIST : le programme exoplanètes de TRAPPIST

A

près des siècles de spéculation au sujet de leur existence, les premières exoplanètes furent détectées à la fin du siècle dernier.  Depuis lors, ce sont des milliers de ces exoplanètes qui ont été découvertes par des projets de recherche toujours plus ambitieux soutenus par l’amélioration constante de la technologie. La plupart de ces exoplanètes ont été découvertes par la méthode dite des transits. Il s’agit d’une méthode indirecte, pour laquelle  la planète n’est pas visible sur une image, mais dont l’existence est déduite par l’effet qu’elle exerce sur son étoile. En l’occurrence, cette méthode repose sur la mesure de la chute de brillance apparente d’une étoile lorsqu’une de ses planètes transite, c’est-à-dire passe devant.

Lorsqu’une exoplanète transite, on peut mesurer avec précision le rapport entre sa taille et celle de son étoile. Comme la taille des étoiles peut être assez facilement estimée, un transit donne donc accès à une mesure de la taille de la planète. De plus, sa masse peut parfois être mesurée par une méthode complémentaire. La combinaison des mesures de la masse et du rayon de la planète permet de déduire sa densité moyenne, et d’ainsi contraindre sa composition interne. En outre, la configuration géométrique particulière de l’orbite donne la possibilité d’étudier directement l’atmosphère planétaire sans avoir à résoudre spatialement la planète et son étoile hôte. En effet, les mesures photométriques et spectroscopiques obtenues quand la planète est cachée par son étoile permettent de caractériser son émission et d’étudier sa composition et sa structure atmosphérique. Des mesures similaires, effectuées quand la planète transite devant son étoile, permettent de détecter certains atomes et molécules dans son atmosphère.

EXOTRAPPIST, le programme exoplanète de TRAPPIST, est axé sur détection et l’étude de telles exoplanètes en transit. Ses différents volets sont :

• La recherche des éventuels transits d’exoplanètes détectées en vitesses Ce sous-programme était l’objectif du concept initial de TRAPPIST, inspiré par le détection des transits de la première « exo-Neptune » en transit connue, GJ436b, par un petit télescope amateur de 60cm (Gillon et al . 2007) et par l’observation ultérieure de transits de cette planète avec un télescope robotique en Israël. Ce sous-programme a notamment conduit à la détection des transits d’une autre « exo-Neptune » nommée GJ3470b (Bonfils, Gillon et al. 2010).
• Le suivi et la confirmation de candidats exoplanète en transit identifiés par différents projets de recherche de transits opérant depuis le sol (WASP surtout) et l’espace (CoRoT, Kepler, et maintenant TESS). Ce  sous-programme a été et est toujours la composante principale d’EXOTRAPPIST en termes de temps d’observation et de nombres de publications. Il a ainsi contribué à la découverte de plus de 200 exoplanètes en transit.
• Entre 2011 et 2018, EXOTRAPPIST a inclus un sous-programme prototype du projet SPECULOOS, une recherche de planètes rocheuses potentiellement habitables autour des étoiles les plus petites et froides du voisinage solaire. L’objectif de ce prototype était de démontrer la faisabilité de SPECULOOS (Gillon et al. 2013), mais il fait bien mieux que cela  en découvrant TRAPPIST-1, un incroyable système composé de sept planètes rocheuses tempérées et de taille terrestre en orbite autour d’une étoile dix fois plus petite que le Soleil à 40 années-lumière (Gillon et al.  2016, 2017).
• Une étude approfondie de certaines planètes en transit de haut intérêt scientifique. Les données obtenues par TRAPPIST ont ainsi été utilisées pour déterminer précisément la taille de certaines planètes en transit ou pour mesurer leur émission thermique. (par ex. Delrez et al. 2017).