Avoir une cible qui se comporte lors d'une observation comme une exoplanète ne suffit pas à annoncer la découverte d'une exoplanète. On recense avec le satellite Kepler 4234 candidats, en juillet 2014, et (seulement ?) 977 exoplanètes confirmées. Dans le cas de l'imagerie directe, une première détection ne suffit pas à annoncer la découverte d'une exoplanète, il en faut au moins deux pour prouver que l'objet en question est lié gravitationnellement‎ à une étoile, et cela permet de se faire une idée de l'orbite de l'objet. Le problème étant que les planètes détectées en imagerie directe sont éloignées de leurs étoiles et donc ont un mouvement autour de leur étoile très lent, il faut attendre plusieurs mois voire années pour obtenir des positions significativement différentes !

En effet, la source lumineuse que l'on observe à côté de l'étoile (un possible candidat planétaire), peut, en définitive, se révéler être une étoile située plus loin sur la ligne de visée (une étoile de champ), ou bien une zone plus dense que la moyenne dans le disque autour de l'étoile. En imagerie directe il faut au moins deux observations de l'objet, avec des images différentes, cohérentes avec une orbite képlérienne et un masse minimale inférieure à 13 masses de Jupiter, pour confirmer la présence d'une exoplanète. On peut alors déclarer la détection d'un objet lié à l'étoile et de masse planétaire (au dessus de 13 masses de Jupiter on entre dans le domaine des naines brunes).

Une planète tournant autour d'une étoile

Gaël Chauvin et collaborateurs dans un article de 2012 de Astronomy and Astrophysics présente une étude de l'orbite de β Pictoris b Ici nous avons une compilation de huit observations qui montre bien que l'objet tourne autour de l'étoile. Remarquez la différence de date et de position entre les point 1 et 2 : en 2003 les chercheurs ont découvert un objet proche de l'étoile mais ils ont dû attendre 2009 pour avoir la preuve que c'était bien une planète.

Une autre grande inconnue laissée par l'imagerie directe est la masse de la planète, paramètre essentiel qui va déterminer si l'objet est une planète ou une naine brune ! Or, si l'on se restreint à l'imagerie directe, seule l'utilisation de modèles plus ou moins bien contraints permettent d'en estimer une.

Représentation de la modification du spectre d'une étoile, décalé vers le bleu ou vers le rouge, suivant que la planète s'éloigne ou s'approche de nous, c'est ce décalage qui est utilisé par la méthode de vélocimétrie radiale.

Crédit : ESO

Une mesure, indirecte, en vitesse radiale ou en astrométrie, si celles-ci sont possibles, permettraient de contraindre la masse de la cible ainsi que sa période de révolution autour de l'étoile..

Crédit : Évolution de la position d'une étoile dans le ciel, les petits écarts (au chemin en pointillés) viennent de la présence d'un planète, ce sont ces écart que recherche l'astrométrie pour les exoplanètes. Michael Perryman,arxiv:1209.3563

[Cours sur la technique des vitesses radiales.]

[Cours sur la technique des vitesses radiales.]

C'est autour de l'étoile Fomalhaut que se trouve un objet, peut-être encore sujet à controverse. En effet dans le disque d'accrétion de cette étoile, on a annoncé avoir trouvé dans des images visibles du HST une planète.

Mais les images prises par Spitzer en infrarouge ne montrent rien ! Pour les défenseurs de la "découverte", c'est que la planète est trop petite pour être vue par Spitzer. Pour les détracteurs de cette "découverte" un objet vu en visible mais pas en infrarouge, ne peut pas être une planète.