Méthode du transit

La méthode du transit est une méthode photométrique qui vise à détecter indirectement la présence d’une ou plusieurs exoplanètes en orbite autour d’une étoile. Elle a permis de confirmer en 1999 l’existence de HD209458b, une planète qui avait été découverte presque au même moment par la méthode des vitesses radiales. Cette découverte, publiée entre autres en 2000 dans une étude menée par David Charbonneau, a été réalisée en utilisant un télescope de 10 cm de diamètre installé dans le stationnement d’un bâtiment aux États-Unis et elle a ouvert la voie à tout un nouveau volet de recherche sur les exoplanètes. La première nouvelle détection a été celle de OGLE-TR-56b, découverte en 2003.

Schéma montrant la différence entre le transit et l’éclipse. Le transit se produit lorsque la planète passe devant son étoile, alors que l’éclipse se produit lorsque la planète passe derrière son étoile. Crédit : Frédérique Baron

La méthode du transit consiste à mesurer régulièrement la luminosité d’une étoile afin de détecter la baisse de luminosité périodique associée au passage d’une exoplanète. Le passage d’une planète devant son étoile est nommé le transit. Au contraire, lorsque la planète est derrière l’étoile, on donne alors le nom d’éclipse à ce moment. L’effet mesuré lors d’un transit est assez petit. Pour une étoile de la taille du Soleil, le transit d’une planète de la taille de Jupiter occasionnera une baisse de luminosité apparente d’environ 1% alors que cette baisse sera de l’ordre de 0.001% pour une planète de la taille de la Terre.

Cette méthode permet ainsi de déterminer le rayon de la planète ainsi que sa période de révolution. De plus, si la planète a déjà été détectée à la l’aide de la méthode de la vélocimétrie, alors sa masse est connue et il est possible d’obtenir une valeur de la densité apparente de la planète.

La plupart des planètes découvertes par la méthode du transit ont été révélées grâce à de grands relevés d’étoiles à grand champ. Il s’agit d’étudier une grande quantité d’étoiles, sans les présélectionner, puisque rien n’indique a priori quelles étoiles auront des planètes qui seront favorablement alignées par rapport à la Terre pour les trouver par la méthode du transit.

Lancé en 2009 et ayant terminé sa mission en 2018, le télescope spatial Kepler a joué un rôle indéniable dans la recherche d’exoplanètes par la méthode du transit. À lui seul, il a observé 530 000 étoiles dans la constellation du Cygne et il a confirmé l’existence de plus 2 600 exoplanètes et ainsi révolutionné notre vision des exoplanètes. Cette abondance de planètes a montré qu’il existe une diversité de planètes beaucoup plus grande par rapport aux planètes de notre système solaire.

Une des difficultés de la méthode de transit a pour source la géométrie du problème. En effet, pour qu’une planète transite depuis notre point de vue sur Terre, le plan de l’orbite de la planète doit être aligné avec la Terre. La probabilité d’observer un transit d’une planète autour d’une étoile donnée est proportionnellement reliée au rayon de l’étoile et inversement relié à la distance entre l’étoile et la planète. Pour une étoile de type solaire, la probabilité d’observer un transit d’une planète de la taille de Terre à la distance de la Terre est de 0.5%.

Et la suite?
La méthode de transit en tant que tel ne permet pas d’étudier en détail les caractéristiques de la planète. Cependant, l’étude de l’atmosphère des planètes découvertes par la méthode de transit peut être réalisée en combinant cette méthode avec la spectroscopie. Cette technique, nommée spectroscopie de transit, permet d’étudier la composition et la structure de l’atmosphère des planètes qui transitent. Le télescope spatial James Webb sera utilisé pour faire de la spectroscopie de transit et il permettra de mieux comprendre la composition chimique des atmosphères des exoplanètes.

La fin de la mission de Kepler a coïncidé avec le début de la mission du satellite Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la Nasa. Ce dernier a pour mission de mettre à jour les planètes orbitant les étoiles brillantes les plus près du Soleil grâce à la méthode du transit. Après une année d’opération, 1100 exoplanètes candidates ont été identifiées grâce à TESS et la confirmation des candidates est en cours.

Le satellite TESS. (Crédit: NASA GSFC)

L’instrument SPIRou qui est présentement installé au télescope Canada-France-Hawai’i ainsi que le futur instrument NIRPS qui sera installé au télescope de 3,6 m de La Silla (Chili) seront en mesure de confirmer et d’étudier plus en détail les candidates qui auront été identifiées par TESS afin de mieux connaître les exoplanètes voisines de notre Soleil.

Pour en savoir plus
Vous voulez vous mettre au défi et trouver des planètes par la méthode du transit? C’est par ici ! https://www.zooniverse.org/projects/nora-dot-eisner/planet-hunters-tess (en anglais seulement).