Parmi les quelques 430 exoplanètes découvertes à ce jour, une petite centaine a le bon goût de passer régulièrement devant son étoile, vue depuis l’observateur. On dit que ces planètes sont « en transit » devant leur étoile. L’intérêt immense de cette catégorie de planètes est que leur atmosphère absorbe des raies moléculaires de l’atmosphère de la planète pendant le transit. L’observation spectroscopique de ces raies permet donc de savoir quelles molécules sont présentes dans cette atmosphère et en quelle quantité. Jusqu’à présent, toutes les planètes en transit se trouvaient tellement près de leur étoile que leur température dépassait 1300 degrés Celsius. C’est pourquoi on les qualifie de chaudes : Jupiters ou super-Terres chaud(e)s selon les cas.

Figure 1 : Baisse du flux stellaire observé pendant le passage de la planète

Ce qui est nouveau avec CoRoT-9b, c’est que, avec une période orbitale de 95 jours sur une orbite très légèrement elliptique, elle doit se trouver à une distance d’environ 0,4 unité astronomique de son étoile, soit environ la distance de Mercure au Soleil (l’unité astronomique est la distance Terre-Soleil). Cette planète est chauffée par la lumière de son étoile. Celle-ci étant légèrement moins lumineuse que le soleil, CoRoT-9 b doit être légèrement plus froide que Mercure. Sa température exacte dépend de son pouvoir à absorber le flux lumineux de son étoile. Comme l’orbite est légèrement elliptique (l’excentricité est de 0,1 environ), la température doit varier, selon l’efficacité de son effet de serre, entre -20 et 160 degrés C. Cela la placerait comme la planète géante la plus froide détectée à ce jour par transit. Si cette planète avait un satellite de type Titan ou Encelade, celui-ci pourrait donc éventuellement être « habitable » (c’est-à-dire contenir de l’eau liquide) si la fourchette de température se resserre autour de 0-50 degrés C. De plus étant constamment assez loin de son étoile, elle ne subit pas de déformation interne qui serait due à des effets de marée. Il n’y a donc pas de ce coté de source de chaleur interne ce qui facilite la construction des modèles pour cette planète.

Avec cette planète on entre dans un nouveau régime de température par rapport aux planètes déjà connues, intermédiaire entre celui des Jupiters chauds (dont la température est voisine de 1000 degrés C) et de notre Jupiter (dont la température est de -100 degrés C environ). Ce n’est pas la première fois que l’on trouve des Jupiters "tempérés" (on en connaît déjà quelques dizaines), mais c’est la première fois que l’on en trouve un en transit devant son étoile. On pourra donc faire ultérieurement la spectroscopie de ce transit dans des conditions thermiques inexplorées à ce jour. Cette spectroscopie pourra être faite soit depuis le sol avec le Very Large Télescope européen installé au Chili par exemple ou depuis l’espace avec le télescope Hubble, et mieux, à partir de 2014 avec le James Web Space Telescope, et peut-être en 2018 avec les projets Plato et Spica (sélectionnés par l’ESA pour une étude de faisabilité). Ces observations permettront de voir comment les "équilibres chimiques" de l’atmosphère des planètes (c’est-à-dire par exemple l’abondance de dioxyde de carbone par rapport à celle du méthane) dépendent de leur température et de détecter des molécules stables à la température de CoRoT-9b mais instables à la température des Jupiters chauds.

Après une période de statistique des observations, l’ère de l’exoplanétologie comparée semble désormais bien ouverte et on peut parier qu’elle ménagera de nouvelles surprises. On peut compter pour cela, du côté européen, sur les futures observations dans les proches années à venir avec la caméra Sphere installée sur le Very Large Telescope européen au Chili, et le futur Extremely Large Telescope européen pour le sol, Gaia et le James Web Space Telescope dans l’espace. L’Observatoire de Paris est présent dans la réalisation de ces quatre futurs moyens comme il le sera dans leur exploitation.

Note 1 : La période totale d’observation de CoRoT pour cette étoile a été de 140 jours. Avec une période orbitale de 95 jours pour CoRoT-9b, le satellite n’a pu observer que 2 transits de la planète devant son étoile

Voir aussi : ESO Press-Release

Référence

H.J. Deeg, C. Moutou, A. Erikson, Sz. Csizmadia, B. Tingley, P. Barge, H. Bruntt, M. Havel, S. Aigrain, J.M. Almenara, R. Alonso, M. Auvergne, A. Baglin, M. Barbieri, W. Benz, A. S. Bonomo, P. Bordé, F. Bouchy, J. Cabrera, L. Carone, S. Carpano, M. Deleuil, R. Dvorak, S. Ferraz-Mello, M. Fridlund, D. Gandolfi, J.-C. Gazzano, M. Gillon, P. Gondoin, E. Guenther, T. Guillot, R. den Hartog, A. Hatzes, M. Hidas, G. Hébrard, L. Jorda, P. Kabath, H. Lammer, A. Léger, T. Lister, A. Llebaria, C. Lovis, M. Mayor, T. Mazeh, M. Ollivier, M. Pätzold, F. Pepe, F. Pont, D. Queloz, M. Rabus, H. Rauer, D. Rouan, J. Schneider, A. Shporer, B. Stecklum, R. Street, S. Udry, J. Weingrill et G. Wuchterl A transiting giant planet with a temperature between 250 K and 430 K Nature, Mars 2010 Institutions participantes : Observatoire de Paris (LESIA et LUTh, CNRS, UPMC, Univ Paris-Diderot), Instituto de Astrofisica de Canarias, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, German Aerospace Center, U. of Exeter, Observatoire de Genève, Universität Bern, IAS Orsay, IAP, Universitä zu Köln, ESA/ESTEC, University of Vienna, Universidade de Sao Paulo, Thüringer Landessternwarte, University of Liège, OCA, Las Cumbres Observatory, Space Research Institute Graz, Tel Aviv University, University of Sydney, Universita di Padova, OHP, Oxford Astrophysics et CalTech. Voir aussi CNES

Contact

Michel Auvergne, (Observatoire de Paris, LESIA, et CNRS)

Annie Baglin, (Observatoire de Paris, LESIA, et CNRS)

Juan Cabrera, (Observatoire de Paris, LUTH, et CNRS)

Hans Bruntt, (Observatoire de Paris, LESIA, et CNRS)

Daniel Rouan, (Observatoire de Paris, LESIA, et CNRS)

Jean Schneider (Observatoire de Paris, LUTH, et CNRS)

Dernière modification le 22 février 2013

Among the 430 exoplanets detected to date, more than 70 have the good fortune to transit the stellar disk of their parent star. The particular interest of these transiting planets is that during the transit their atmosphere blocks the spectral lines of present molecules. This circumstance allows to detect these molecules and assess their abundance. Until now, all transiting planets were sitting at a short distance of their star (at least for a part of their orbit), making them hot planets with temperatures well above 1000 K. That is why they are called "hot Jupiters" (or, for the smallest ones hot super-Earths).

Figure 1 : Baisse du flux stellaire observé pendant le passage de la planète

What is new with CoRoT-9b is its large orbital period of 95 days, implying a distance of 0.4 AU from its parent star, similar to the Mercury distance to the Sun. Given the star luminosity, it results an equilibrium temperature of the planet heated by the star between -20 and +160 degrees Celsius, depending of the efficiency of the absorption of the stellar flux and of the greenhouse effect. This temperature places CoRoT-9b as the coldest transiting planet yet discovered. If by any chance this planet would have an Earth-like "moon", the later could be in the habitable zone of the star (where water can be liquid). In addition, being at a distance of 0.4 AU from the star, it is not affected by tidal forces which would otherwise lead to internal heating. This makes modelling of the planet easier.

With CoRoT-9 b we enter a new domain of planet "meteorology". It is not the first time that "temperate" Jupiters are detected (several tens are known from detection by the radial velocity method), but it is the first time that a transiting temperate Jupiter is detected. With this discovery it will be possible to investigate it by "transmission spectroscopy" in a temperature regime up to now unexplored. These studies can in a near future be done with the European Very Large Telescope in Chile or from space with for instance the ESA/NASA James Web Space Telescope. These observations will allow to investigate for example how the "chemical equilibrium" in the planet atmosphere (i.e. for instance the carbon dioxide to methane ratio) depend on the planet temperature and to detect molecules stable at the CoRoT-9b temperature but unstable in hot Jupiter planets.

With this new temperature regime, and thanks to a few previous transiting planets, comparative planetology broadens again and we will certainly have new surprises. We are ready for new interesting observations in the very next coming years with, on the european side, the Sphere Camera at the Very Large Telescope in Chile and the future ESO Extremely Large Telescope on the ground, the ESA Gaia mission and the MIRI Camera at the ESA/NASA James Web Space Telescope in space. The Paris Observatory is present in the realization and future exploitation of all these four facilities.

Note 1 : The total observing time of CoRoT for this star has been 140 days. With an orbital period of 95 days for CoRoT-9b, the satellite has only observed 2 transits of the planet

See also ESO Press-Release

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Reference

H.J. Deeg, C. Moutou, A. Erikson, Sz. Csizmadia, B. Tingley, P. Barge, H. Bruntt, M. Havel, S. Aigrain, J.M. Almenara, R. Alonso, M. Auvergne, A. Baglin, M. Barbieri, W. Benz, A. S. Bonomo, P. Bordé, F. Bouchy, J. Cabrera, L. Carone, S. Carpano, M. Deleuil, R. Dvorak, S. Ferraz-Mello, M. Fridlund, D. Gandolfi, J.-C. Gazzano, M. Gillon, P. Gondoin, E. Guenther, T. Guillot, R. den Hartog, A. Hatzes, M. Hidas, G. Hébrard, L. Jorda, P. Kabath, H. Lammer, A. Léger, T. Lister, A. Llebaria, C. Lovis, M. Mayor, T. Mazeh, M. Ollivier, M. Pätzold, F. Pepe, F. Pont, D. Queloz, M. Rabus, H. Rauer, D. Rouan, J. Schneider, A. Shporer, B. Stecklum, R. Street, S. Udry, J. Weingrill et G. Wuchterl A transiting giant planet with a temperature between 250 K and 430 K Nature, Mars 2010 Participating Institutions : Observatoire de Paris (LESIA et LUTh, CNRS, UPMC, Univ Paris-Diderot), Instituto de Astrofisica de Canarias, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, German Aerospace Center, U. of Exeter, Observatoire de Genève, Universität Bern, IAS Orsay, IAP, Universitä zu Köln, ESA/ESTEC, University of Vienna, Universidade de Sao Paulo, Thüringer Landessternwarte, University of Liège, OCA, Las Cumbres Observatory, Space Research Institute Graz, Tel Aviv University, University of Sydney, Universita di Padova, OHP, Oxford Astrophysics et CalTech. See also CNES

Contact Michel Auvergne, (Observatoire de Paris, LESIA, et CNRS)

Annie Baglin, (Observatoire de Paris, LESIA, et CNRS)

Juan Cabrera, (Observatoire de Paris, LUTH, et CNRS)

Hans Bruntt, (Observatoire de Paris, LESIA, et CNRS)

Daniel Rouan, (Observatoire de Paris, LESIA, et CNRS)

Jean Schneider (Observatoire de Paris, LUTH, et CNRS)

Dernière modification le 4 mars 2013