déterminer la masse d'une exoplanète

[astro49]

Bonjour à tous.

 

En me baladant sur internet, je recherche désespérément depuis quelques temps un site ou un article m'expliquant de façon concise, accessible et didactique comment les astrophysiciens sont en mesure de déterminer la masse des exoplanètes préalablement découvertes. Les rares sources sur lesquelles je suis tombé sont en effet relativement rébarbatives à compulser (formules mathématiques à outrance...), n'étant pas de formation scientifique .

 

Quelqu'un parmi vous aurait-il donc le temps et le sens de la pédagogie pour m'expliquer un tel processus?

 

J'ai conscience que ma démarche peut sembler utopique à certains égards. Je serais donc très reconnaissant envers celui ou celle qui serait en mesure de consacrer un peu de son temps afin de considérer ma requête .

[Fred_76]

Cherche les lois de Kepler...

[Kains1]

http://gilbert.gastebois.pagesperso-orange.fr/java/exoplanete/theorie_exoplanete.pdf

Voilà quelque chose d'intéressant. Au lycée je crois que j'ai fait un TP sur la détection d'une exoplanète et détermination de sa masse. Faudrait que je retrouve l'énoncé du TP

 

Lucas Gontard

[astro49]

Cherche les lois de Kepler...

 

 

Merci pour cette information .

 

Effectivement, après une petite recherche, je tombe sur cet article de futurascience:

 

Enoncé de la troisième loi de Kepler ou "Loi des périodes" : le carré de la période de révolution est proportionnel au cube de la distance au Soleil.

 

 

La troisième loi de Kepler permet de connaître la distance d'un corps au Soleil si on connaît sa période de révolution. Celle-ci est relativement facile à mesurer alors que la distance l'est moins.

 

Newton en faisant le lien avec la mécanique classique en déduisit la formule suivante :

 

T au carré = 4 x Pi au carré / (G( M+m)) x a au cube

 

 

ce qui permet de retrouver la constante de proportionnalité de la troisième loi de Kepler. Les différents paramètres sont :

 

 

•T la période de l'objet ;

•a le demi grand axe de la trajectoire elliptique ;

•G la constante de la gravitation universelle ;

•M la masse de l'objet au centre ;

•m la masse de l'objet en orbite.

 

 

Cela signifie que la détermination de la masse d'une exoplanète s'effectue à partir de son demi grand axe, la masse de l'étoile, et la période orbitale de l'exoplanète considérée, est-ce bien cela?

 

Est-ce que ces informations sont elles-mêmes déterminées à partir de la méthode de détection d'exoplanètes dite de la "vitesse radiale"?

 

 

 

Edit: merci pour l'info Kains1; j'y jetterai un œil à tête reposée .

Modifié 19 décembre 2016 par astro49

[Benoît]

Est-ce que ces informations sont elles-mêmes déterminées à partir de la méthode de détection d'exoplanètes dite de la "vitesse radiale"?

 

Effectivement. Cependant, il faut noter que ceci permet de détecter la masse minimum. C'est une chose importante que l'on ne souligne pas assez.

 

Les calculs sont basés sur l'hypothèse que la planète passant devant son étoile est sur la ligne entre la terre et l'étoile en question ce qui, évidemment, ne peut pas toujours être le cas. Les calculs nous donnent donc la masse minimale nécessaire pour produire la variation de vitesse mesurée par la vitesse radiale, mais rarement la masse réelle.

[astro49]

Effectivement. Cependant, il faut noter que ceci permet de détecter la masse minimum. C'est une chose importante que l'on ne souligne pas assez.

 

Merci pour ta réponse:).

 

Les calculs sont basés sur l'hypothèse que la planète passant devant son étoile est sur la ligne entre la terre et l'étoile en question ce qui, évidemment, ne peut pas toujours être le cas. Les calculs nous donnent donc la masse minimale nécessaire pour produire la variation de vitesse mesurée par la vitesse radiale, mais rarement la masse réelle.

 

Les masses "terrestres" si souvent stipulées dans les articles nous informant de la découverte d'une nouvelle exoplanète ne correspondent donc, si j'ai bien compris, qu'à une masse minimale ? Y-a t-il une masse maximale?

 

 

Pour revenir à la troisième loi de Kepler, seule cette équation est à prendre en considération pour déterminer la masse d'une exoplanète? Sur les 2 ou 3 articles que j'ai compulsé, les choses me paraissaient beaucoup plus complexe...

Modifié 19 décembre 2016 par astro49

[bongibong]

En fait le problème avec la loi de Kepler est que tu n'as pas du tout accès au demi-grand axe.

 

L'estimation de la masse de l'exoplanète se fait par mesure de la vitesse de l'étoile, ou plutôt... par perturbation de la vitesse moyenne de l'étoile. En effet, on utilise l'effet Doppler sur ce genre de mesure, et on arrive à des précisions de l'ordre du m/s (soit une précision sur l'effet Doppler de 10^-8).

 

Une fois la vitesse obtenue, on suppose que nous sommes dans le plan de l'orbite et on obtient une masse.

En réalité, on n'est pas dans le plan de l'orbite, on n'obtient que la projection de la vitesse dans la direction radiale, ce qui veut dire que nous sous-estimons la masse de l'objet.

 

En masse maxi, je ne sais pas, il faudrait que je griffonne pour voir, mais on doit pouvoir arriver à une inclinaison max plausible (parce que l'effet Doppler classique est nul pour un objet en mouvement orthoradial).

 

 

Ceci explique qu'il faut déjà observer l'objet sur au moins plusieurs périodes (donc il faut cumuler beaucoup de temps pour observer des planètes loin de leur étoile), et comme on commence à gagner en sensibilité (au départ on mesure que des grosses vitesses, donc des Jupiter chaud, et à mesure que l’on gagne en précision, on arrive à des exoplanètes moins massives, et quand on cumule des durées d’observation plus longue, on a accès à des orbites plus lointaines).

Modifié 20 décembre 2016 par bongibong

[Pirux]

En googlant simplement "determiner masse exoplanete" tu tomberas NOTAMMENT sur la page wikipedia de la methode des vitesse radiales, accessible, comprehensible.