Astronomie
L'une des données les plus importantes pour l'imagerie directe d'exoplanète est l'angle sur le ciel entre la planète et son étoile, les questions qui suivent vont vous permettre de comprendre les liens entre la dynamique du système observé et cette importante observable.
Unités et constantes
| | constante de la gravitation universelle |
| | luminosité solaire |
| | masse de la Terre |
| | masse de Jupiter |
| | masse du Soleil |
| | nombre d'Avogadro |
| | constante des gaz parfaits |
| | rayon terrestre équatorial |
| | rayon jovien équatorial |
| | rayon solaire équatorial |
Ryd | | constante de Rydberg |
UA | | unité astronomique |
| | vitesse de la lumière dans le vide |
| | charge électrique élémentaire |
| | constante de Planck |
| | constante de Boltzmann |
pc | | parsec |
| | constante de Stefan-Boltzmann |
| | température efficace du Soleil |
Crédits
Question 1)
51 Peg b est la première exoplanète découverte autour d'une étoile de type solaire, elle a été découverte par la méthode des vitesses radiales.
Elle est en orbite à 52 millièmes d'unités astronomiques autour de l'étoile 51 Peg, qui se situe à 14,7 parsec de nous.
Quel est l'ordre de grandeur de la séparation angulaire entre la planète de son étoile ?
AideSolution
Donner un angle, en seconde d'arc, correspondant au rapport trigonométrique entre la taille de l'orbite et la distance nous séparant de l'objet.
Une seconde d'arc représente le soixantième d'une minute d'arc qui représente le soixantième d'un degré qui représente 1/360 d'une cercle. Nous effectuons ici un rapport de longueur et obtenons donc des radians il faut donc calculer . Ceci nous donne 0,0035 arcsec pour 51 Peg b soit une séparation de l'ordre de la milliarcseconde.
Question 2)
Corot 7 b est une planète de type super-Terre, d'un rayon inférieur à 2 fois le rayon terrestre, découverte par le satellite du CNES CoRot grâce à la technique des transits.
Elle est en orbite à 17 millièmes d'unités astronomiques autour de l'étoile Corot 7, qui se situe à 150 parsec de nous.
Quel est l'ordre de grandeur de la séparation angulaire entre la planète de son étoile ?
AideSolution
Donner un angle, en seconde d'arc, correspondant au rapport trigonométrique entre la taille de l'orbite et la distance nous séparant de l'objet.
Une seconde d'arc représente le soixantième d'une minute d'arc qui représente le soixantième d'un degré qui représente 1/360 d'une cercle. Nous effectuons ici un rapport de longueur et obtenons donc des radians il faut donc calculer . Ceci nous donne 0.00023 arcsec pour Corot 7 b soit une séparation de l'ordre de la dizaine de microarcsecondes.
Question 3)
2M1207 b est la première planète imagée, autour d'une naine brune.
Elle est en orbite à 46 unités astronomiques autour de la naine brune 2M1207 qui se situe à 52 parsec de nous.
Quel est l'ordre de grandeur de la séparation angulaire entre la planète de son étoile ?
AideSolution
Donner un angle, en seconde d'arc, correspondant au rapport trigonométrique entre la taille de l'orbite et la distance nous séparant de l'objet.
Une seconde d'arc représente le soixantième d'une minute d'arc qui représente le soixantième d'un degré qui représente 1/360 d'une cercle. Nous effectuons ici un rapport de longueur et obtenons donc des radians il faut donc calculer . Ceci nous donne 1.8 arcsec pour 2M1207 b soit une séparation de l'ordre de l'arcseconde.
Question 4)
Les deux premières questions de cette page portent sur des planètes découvertes par les techniques des vitesses radiales et par celle des transits.
Au vu des résultats que vous avez obtenu, pensez-vous qu'il soit possible d'imager facilement ces deux planètes ?
AideSolution
Comparer la séparation angulaire des trois objets.
51 Peg b est environ 1000 fois moins séparée de son étoile que ne l'est 2M1207 b et Corot 7 b en est 100 000 fois moins séparée. Les différentes techniques d'étude des exoplanètes sont complémentaires : chacune étudie un domaine de planète assez précis et différent, même si certaines planètes peuvent être étudiées par plusieurs techniques. Les planètes 51 Peg b et Corot 7 b sont beaucoup trop proches de leur étoile pour pouvoir être observées en imagerie directe, où l'on a besoin d'une séparation typique supérieure à 0,1 arcsec.