La lumière reçue d’une étoile diminue très légèrement. Une planète vient peut-être de passer devant elle. C’est ce petit changement que recherchent les astronomes avec la méthode des transits : plutôt que de voir directement une planète lointaine, ils mesurent son effet sur la lumière de son étoile.
Une exoplanète peut être en orbite autour d’une étoile. Pour qu’un transit se produise, elle doit passer entre son étoile et l’observateur. Le phénomène existe aussi dans notre Système solaire : depuis la Terre, Mercure ou Vénus peuvent passer devant le Soleil. À grande distance, le principe reste le même, mais c’est la faible diminution de lumière qui permet de repérer le passage.
Chercher un creux dans la lumière
Le résultat des mesures prend la forme d’une « courbe de lumière ». Ce terme désigne simplement un graphique qui montre la quantité de lumière reçue au fil du temps. Quand une planète passe devant son étoile, elle en masque une partie : la courbe présente alors un creux. La planète n’apparaît donc pas comme un petit point distinct à côté de l’étoile. Sa présence se manifeste dans les mesures.
Cette façon de chercher des planètes a été employée à grande échelle par le télescope spatial Kepler de la NASA. Durant les quatre années de sa mission principale, il a observé une même petite région du ciel, contenant 150 000 étoiles, pour y repérer ces baisses de luminosité. L’ensemble de sa mission, de 2009 à 2018, a abouti à des milliers d’exoplanètes confirmées.
TESS, lancé en 2018, utilise lui aussi les transits, mais examine de vastes portions du ciel. La NASA décrit son champ de recherche comme couvrant une zone 400 fois plus grande que celle observée par Kepler pendant sa mission principale. Dans sa présentation de la méthode, l’agence indique que la majorité des exoplanètes connues ont été découvertes grâce aux transits.
Ce que le creux révèle sur la planète
La baisse de lumière ne sert pas seulement à repérer une planète. Son ampleur permet aussi d’en calculer la taille : la quantité de lumière masquée apporte une information sur les dimensions de l’objet qui passe devant l’étoile. Il s’agit bien d’une mesure indirecte, pas d’une image montrant sa surface.
Un autre renseignement vient du rythme orbital. La période orbitale est le temps que met la planète pour accomplir un tour complet autour de son étoile. À partir de cette période et de la masse de l’étoile, les astronomes peuvent calculer la taille de l’orbite. La profondeur du creux et la période renseignent donc sur deux choses différentes : la taille de la planète et celle de son orbite.
La taille de l’orbite, combinée à la température de l’étoile, aide ensuite à estimer la température de la planète. Ces informations contribuent à évaluer si les conditions pourraient être compatibles avec la vie. Elles ne constituent toutefois pas une observation de vie : elles décrivent des conditions possibles.
La lumière peut aussi traverser une atmosphère
Pendant un transit, une partie de la lumière de l’étoile peut traverser l’atmosphère de la planète avant d’atteindre les télescopes. Cette lumière apporte alors d’autres informations. Les astronomes la décomposent en un spectre, c’est-à-dire en ses différentes composantes de couleur, puis l’analysent pour identifier les molécules présentes dans l’atmosphère.
Cette technique porte le nom de « spectroscopie de transit ». Elle complète la mesure de la baisse de luminosité : l’une permet de détecter la planète et d’en déterminer la taille, l’autre étudie la composition de son atmosphère. Le télescope spatial Hubble a ainsi détecté de l’hélium et de la vapeur d’eau dans des atmosphères d’exoplanètes grâce à la spectroscopie. Repérer une planète et analyser son atmosphère restent donc deux résultats distincts, même s’ils peuvent s’appuyer sur le même passage devant l’étoile.
Crédit de l’image : NASA. Conditions d’utilisation.
