Kepler

Nombre d'exoplanètes

Figure 8 : Nombre d’exo-planètes découvertes par année (jusqu’au 10 mai 2016). En bleu clair et ocre, la contribution de Kepler à ces découvertes.

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Exoplanètes candidates de Kepler

Figure 9a : Candidats planétaires Kepler (en date du 23/07/2015) dans un diagramme période / rayon.

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Taille des exoplanètes

Figure 9b : Distribution des exo-planètes confirmées en fonction de leur rayon

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Exoplanètes dans la "zone habitable"

Figure 10 : Les 21 planètes de rayon inférieur à 2 rayons terrestres et se trouvant dans la zone habitable. Elles sont placées dans un diagramme montrant l’énergie qu’elles reçoivent de leur étoile (normalisée à celle reçue par la Terre du Soleil) en fonction de la température de l’étoile. Les zones vertes indiquent l’extension probable de la zone habitable selon une estimation prudente (vert clair) et optimiste (vert foncé).

Kepler, une mission du programme « Discovery » de la NASA, a été lancée en mars 2009 et a fonctionné nominalement jusqu’en mai 2013. Malgré des avaries techniques, elle a pu poursuivre son programme exoplanètes après cette date, sous le nom de mission K2. Avec un télescope de 1.4 m en orbite héliocentrique, sa précision photométrique est de 3x10-5, ce qui permet d’atteindre les planètes sub-telluriques, même si de nombreux transits sont nécessaires pour garantir des détections sans ambiguïté. Avec un champ de 115 degrés carrés, Kepler surveille en permanence 150,000 étoiles, pour la plupart de magnitude 14-16, avec une mesure photométrique toutes les 30 minutes. Un traitement automatisé détecte les «candidats », appelés aussi les Kepler Objects of Interest (KOI), i.e. les signaux pouvant indiquer le transit d’une exoplanète, mais qui doivent ensuite être inspectés/validés pour éliminer les faux positifs.

Les résultats de Kepler sont annoncés sous forme de parution régulière de liste de candidats et de planètes confirmées. Le nombre de planètes Kepler confirmées a dépassé le millier en janvier 2015, et a atteint 2325 en mai 2016 (Fig. 8). La majorité est dans la gamme des « super-Terre » (1 à 2 rayons terrestres) et « mini-Neptune » (2 à 3 rayons terrestres) (Fig. 9a, 9b). A ce jour, le nombre total d’exoplanètes confirmées découvertes par la méthode des transits est de l’ordre de 2700 (correspondant à environ 2000 systèmes planétaires), sur un total de 4000 environ. La méthode des transits est devenue, et de loin, la plus prolifique.

Outre la richesse et les études statistiques que permettent ces découvertes, on peut, comme pour CoRoT, relever quelques cas de planètes ou systèmes Kepler remarquables :

• Les planètes dans la zone habitable. Kepler 22-b, une planète de ~2 rayons terrestres, située à 0.85 AU de son étoile-hôte (de type solaire), est la première exoplanète découverte (décembre 2011) dans la zone habitable, c’est-à-dire la zone où l’eau peut être présente sous forme liquide. Des indices suggèrent une composition interne différente (plus riche en volatils) que celle de la Terre, et sa surface pourrait être couverte d’océans. Depuis, Kepler a découvert 21 planètes de rayon inférieur à 2 rayons terrestre et dans la zone habitable (Fig. 10).
• Les planètes circumbinaires, i.e. qui orbitent autour du barycentre d’un système d’étoile double. Le cas le plus célèbre est celui de Kepler 16-b (« Tatooine »). Suivant les époques, elle transite devant l’une ou l’autre des étoiles, ou les deux.
• Les systèmes contenant de nombreuses planètes : par exemple, Kepler-90 abrite sept planètes, toutes transitantes, avec des rayons de 0.12 à 1 rayon de Jupiter, et des périodes de 7 à 332 jours. Dans certains cas, ces planètes sont en résonance de période: par exemple, les 4 planètes de Kepler-223 sont en résonance 3 :4 :6 :8.
• Les planètes non transitantes découvertes par la méthode des TTV (transit time variations)
• Les planètes les plus « extrêmes ». On trouve ainsi dans le bestiaire Kepler :
  • l’exoplanète la plus petite : Kepler 37-b, à peine plus grande que la Lune (0.30 rayon terrestre)
  • l’exoplanète la plus chaude et la deuxième plus proche de son étoile : Kepler-70b, qui orbite en 5.8 heures et à 0.0060 UA l’étoile sous-naine B Kepler-70, a une température estimée à 7100 K. Elle est donc plus chaude que la surface du Soleil ! A noter que le système possède une seconde planète, Kepler-70c, qui orbite à 0.0076 UA. Il s’agit du couple d’exoplanètes les plus proches : au plus près, les objets sont à 240000 km l’un de l’autre (60 % de la distance Terre-Lune)
  • l’exoplanète de plus fort albédo. Alors que la plupart des albédos exoplanétaires mesurés sont typiquement de 0.1 ou moins en raison de l’absorption par des espèces atmosphériques comme Na, K, TiO, VO, Kepler 10-b, une autre planète « océan de lave » a un albédo d’environ 0.5.