Master 2 Recherche Astronomie, Astrophysique et Ingénierie Spatiale

Détection des planètes extrasolaires et formation des planètes


Introduction

Les planètes extrasolaires constituent actuellement l'un des grands domaines de recherche en astronomie et astrophysique. Des techniques d'observation complémentaires et très perfectionnées permettent aujourd'hui de découvrir des systèmes planétaires en orbites autour d'étoiles autres que le Soleil. Le panorama de planètes qui se révèle peut à peu fait d'ores et déjà apparaître des corps inconnus dans le Système solaire, telles les "super-Terres" ou les "Jupiters chauds". Quelle est leur origine ? Quels sont les mécanismes de formation planétaire à l'oeuvre au sein du disque proto-planétaire ? Une théorie de formation planétaire émerge progressivement, qui explique les grandes étapes de la formation, de la condensation des poussières jusqu'à la formation de planètes rocheuses et des géantes gazeuses. La physique des disques dans lesquels évoluent les planètes prédit également des phénomènes de dérive orbitale des planètes, qui explique la présence de planètes massives très proches de leurs étoiles. Les effets hydrodynamiques, magnétohydrodynamiques, dynamiques lors d'interactions à N corps, conduisent à une large gamme de scénarios possibles, compatible avec la grande diversité des systèmes planétaires observés. Les données statistiques, rendues enfin possibles grâce à près de deux décennies de découvertes, commencent à nous renseigner sur les propriétés des grandes familles de planètes, sur leur histoire. Certaines exoplanètes se trouvent à des distances clémentes de leur étoile, dans une sorte de "zone habitable", où l'eau pourrait être préservée à l'état liquide, bien que rien ne présume que la planète elle-même soit en soi propice à la vie en milieu humide. Les systèmes exoplanétaires ont une histoire, comme notre propre Système solaire, dont la connaissance jette un éclairage nouveau sur notre propre histoire.

Objectifs du cours

L'objectif de ce cours est de présenter les principaux mécanismes physiques qui président à la formation des systèmes planétaires, et de décrire les techniques observationnelles qui permettent de détecter ces planètes en dehors de notre Système solaire. Les propriétés statistiques des exoplanètes détectées seront alors abordées à la lumière des biais de détection et des processus dynamiques ayant cours lors de la formation planétaire.

Thèmes abordés

  • Problématique de la détection
  • Détection directe
  • Détection indirecte
  • Statistique et populations planétaires
  • Disques protoplanétaires
  • Scénarios de formation planétaire
  • Phénomènes de migration
  • Dynamique des systèmes planétaires
  • Habitabilité

Documents de cours en ligne (accès restreint)

2014/2015, 2013/2014, 2012/2013