Planètes Extra-solaires - Bibliotheca Alexandrina · 2006. 7. 4. · Evaporation of Hot-Jupiters...

Evaporation of Hot-Jupiters

Roger FerletInstitut d’Astrophysique de Paris

CNRS/UPMC

Planètes Extra-solaires

Alexandria

26 mars 2006

Evaporation of Hot-Jupiters

La pluralité des mondes :une idée très ancienne

Les mondes sont en nombre infini, les uns semblables à celui-ci, les autres dissemblables; (…) il n’y a nulle part d’obstacle à cette infinité;(…) il n’y a aucune nécessité à ce qu’ils aient la même forme.

Epicure (341 – 270 av. JC)

Lettre à Hérodote

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Evaporation of Hot-Jupiters

La pluralité des mondes :une idée qui perdure

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Giordano Bruno1584 : De l’infini, l’univers et les mondesL’univers est infini, peuplé d’une multiplicité de mondes analogues au nôtre

Rome, 1600

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1862

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Evaporation of Hot-Jupiters

La vie sur Mars :une idée qui perdure

Les variations saisonnières des calottes polaires sont remarquables. Des points blancs sont laissés en arrière quand elles rétrécissent, au printemps : il s’agit sans doute du sommet des montagnes martiennes. Les régions vert sombre tournent au jaunâtre à l’automne martien. Il pourrait s’agir de plantes du type thallophytes ou muscinées ou d’algues de glacier.

Pecker & Schatzman 1960ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff

Orson Welles 1938

Evaporation of Hot-Jupiters

Evaporation of Hot-Jupiters

Evaporation of Hot-Jupiters

Les planètes se forment dans un disque :

une idée ancienne

Les éléments du système des planètes ont entre eux des rapports qui peuvent nous éclairer sur son origine. En le considérant avec attention, on est étonné de voir toutes les planètes se mouvoir autour du soleil, d'occident en orient et presque dans un même plan; les satellites en mouvement autour de leurs planètes, dans le même sens et à peu près dans le même plan que les planètes; enfin, le soleil, les planètes et les satellites tourner sur eux-mêmes, dans le même sens et à peu près dans le plan de leurs mouvements de projection.

(...)On peut conjecturer que les planètes ont été formées aux limites successives [de

l'atmosphère solaire] par la condensation des zones de vapeurs qu'elle a dû, en se refroidissant, abandonner dans le plan de son équateur.

Pierre-Simon Laplace, 1795, Exposition du système du monde

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Evaporation of Hot-Jupiters

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Evaporation of Hot-Jupiters

Evaporation of Hot-Jupiters

Evaporation of Hot-Jupiters

Evaporation of Hot-Jupiters

Evaporation of Hot-Jupiters

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Comment détecterdes exoplanètes ?

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Détection directe

10

10Contraste extrême

Séparation angulaire

< 1”

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Effets dynamiques

Le lanceur de marteau

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Le mouvement du Soleil

Mouvement du Soleil autour du centre de masse du Système solaire, vu à 10 parsecs

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Vitesse radiale

observateur

Vt

Vr

Vitesse

�� / �0 = Vr / �= z

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Décalage Doppler causé par le mouvement de l’étoile

Planète invisible

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Michel Mayor Didier Queloz

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« Jupiters chauds »

Copyright Lynette CookUsed with permission

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Evaporation of Hot-JupitersCopyright Lynette CookUsed with permission

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Evaporation of Hot-JupitersCopyright Lynette CookUsed with permission

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Mercure

Soleil PSR B1257+12

Mercure

Planète A

Venus

Terre

Planète B

Planète C

Evaporation of Hot-Jupiters Copyright Lynette CookUsed with permission

Microlentille gravitationnelle

The first cool rocky-icy planet (about 5 Earth masses)

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26 Mars 2006

185 planètes

159 systèmes planétaires19 systèmes multiplesEnviron 6% des étoiles proches surveillées

173 par vitesses radiales

4 par microlentilles

4 par imagerie

4 autour de pulsars

T J

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Une autre méthode

L’occultationou transit

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Evaporation of Hot-Jupiters

Evaporation of Hot-Jupiters

La première image du transit d’une planète tellurique

devant une étoile de type solaire

Transit de Vénus en

1874

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La photométrie d’un transitB

rilla

nce

Temps

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HD 209458 b

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HD 209458 b ou OSIRIS

Osiris fut coupé en morceaux éparpillés sur toute l’Egypte par son frère Seth pour empècher son retour à la vie...

Evaporation of Hot-Jupiters

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Le transit dLe transit d’’OsirisOsiris

Amplitude ~ 1.6 %

Vitesses Radiales / OccultationVitesses Radiales / Occultation

PPéériode = 3.524738 joursriode = 3.524738 jours

Masse = 0.66 Masse = 0.66 ±± 0.03 0.03 MMJupiterJupiter

Rayon = 1.35 Rayon = 1.35 ±± 0.06 0.06 RRJupiterJupiter

OsirisOsiris

DensitDensitéé = 0.35 = 0.35 ±± 0.05 g/cm0.05 g/cm33

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Atmosphère, atmosphère…

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-100 0 100 (km s-1)| | |

Wavelength (Å)

Before transit

During transit

Flux

(e

rg c

m-2

s-1 Å

-1)

HI Lyman �

HD209458

Evaporation of Hot-Jupiters

15 ±4%(~ 4 �)

Flux

Rat

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Time (hours)

Beg

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End

of t

rans

it

• HD209458b seule (1.35 RJupiter = 96,500 km) � 1.6 % absorptionLobe de Roche rempli (2.7 ROsiris = 3.6 RJupiter) � 10 % absorptionHydrogène: 15 % absorption � 3.2 ROsiris= 4.3 RJupiter = 300 000 km

� Au-delà de la sphère d’influence => l’hydrogène s’échappe

• Absorption: de –130 km/s à 100 km/sVlib = 54 km/s

� Au-delà de la vitesse d’échappement => l’hydrogène s’échappe

���� La planète s’évapore

15 ±4%

-100 0 100 (km s-1)| | |

2 contraintes

Evaporation of Hot-Jupiters

Evaporation of Hot-Jupiters

Evaporation of Hot-Jupiters

=> Taux d’évaporation > 1010 g s-1

Taux d’échappement > 1010 g/sR

appo

rt d

e flu

x

Temps (heures)Nature,

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Les nouvelles observations

• Fig 1

Longueur d’onde (Angströms)

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1ère Détection de Carbone et d’Oxygène !!

Longueur d’onde (Angströms)

Hors transitDans le transit

Oxygène

Carbone

~13 % ~8 %

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Le Lobe de Roche

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Planètes à « évaporation »

Distance orbitale (AU)

Mas

se p

lanè

te(M

Jupi

ter)

Durée de vie des planètes (log10 t/ans)

Restes d’évaporation(“chthonians”)

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Les découvertes futures:les planètes chtoniennes

Evaporation of Hot-Jupiters

Encore à découvrir

Populations de planètes: tailles, masses, distances…caractéristiques des étoiles parentes

Planètes telluriques ?

Planètes géantes, déjà découvertes

Limite dLimite déétection,tection,actuelleactuelle

Planètes chtoniennes ?

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COROT

Lancement parSOYOUZ / KOUROU

Orbite polaire basse823 km

4. 2 x 9. 6 mètres600 kg

CNES “mini-satellite”

Lancement en 2006

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KEPLER

Recherche de planètes terrestresNASALancement 2008

95 cm télescope de Schmidt Champ de vue: 100deg2

100 CCDs

5 anssur un champ

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GAIAESA “pierre-angulaire”

Physique stellaire

Paramètres fondamentauxCalibration de luminositéVariabilitéBinaires……

Recherche de planètes

Astrométrie >10 000 P ~ ans

Photométrie > 5000 P ~ jours

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

∆αcos δ (")

1/01/00

1/01/01

1/01/02

1/01/03

1/07/00

1/07/01

1/07/02∆δ(")

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Planète : ρ = 100 mas P = 18 mois

2012 ?

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La course aux planètes

0.01

0.1

1

10

100

1000

104

0.01 0.1 1 10 100

m (Terre) a (au)

KEPLER(2008)KEPLER(2008)ZoneZone

habitablehabitable

VVrr (2004+ )(2004+ )

COROT (2006)COROT (2006)

GAIA (2012)GAIA (2012)

x

Première planète tellurique découvertepar micro-lensing

Evaporation of Hot-Jupiters

2015-20 ?

Images et spectres de planètes telluriques

DARWIN