• Quelles sont les caractéristiques physiques de ces planètes (masse, taille, densité, température, composition chimique...)

• Quels sont leurs processus de formation ?

• Quelle est la proportion des étoiles qui possèdent un cortège planétaire ?

• Comment les caractéristiques de l'étoile (masse, taille, température, composition chimique...) influent-elles sur les questions précédentes ?

On pourrait y ajouter :

• Quelle est la définition d'une planète ? (Contrairement à ce qu'on pourrait penser, cette question n'est toujours pas tranchée.)
Au-delà de ces questions purement astrophysiques, il est naturel de se demander aussi :

• Existe-t-il des planètes propres à abriter la vie telle que nous la connaissons ? Une autre forme de vie ?

• Existe-t-il des planètes habitées ? Si oui, ces formes de vie sont-elles intelligentes ?

• Etc

Exobiologie ou Bioastronomie
La recherche de la vie dans l'Univers, et l'étude des conditions dans lesquelles elle peut se développer ailleurs que sur Terre, est l'objet d'une nouvelle discipline appelée exobiologie ou bioastronomie.
Par leurs implications dans des projets liés aux planètes extra-solaires et plus généralement en planétologie, les chercheurs du LESIA font partie des acteurs de ce nouveau domaine.

Travaux théoriques
En s'appuyant sur les connaissances acquises sur les planètes géantes du système solaire, une équipe du LESIA élabore des modèles afin de mieux comprendre la physique des atmosphères des exoplanètes géantes.

Méthodes de détection
Il existe quantité de méthodes de détection. Seules celles qui sont mises à profit dans les projets développés au sein du LESIA sont indiquées ici.

• Détection de transits par photométrie à haute précision Si le plan de l'orbite de la planète est quasiment aligné avec la ligne de visée de l'observateur, la planète passe devant le disque de l'étoile à chaque révolution. Il en résulte une occulation partielle de l'étoile et donc une baisse apparente de son éclat pendant quelques heures, et ce de manière périodique. Ce phénomène d'occultation partielle, appelé transit, peut-être utilisé pour déduire indirectement la présence d'un compagnon planétaire.
• Coronographie Si la planète est difficile à observer directement, ce n'est pas seulement parce qu'elle est intrinsèquement peu brillante, c'est aussi parce que l'observateur est "aveuglé" par la lumière de l'étoile. La coronographie est une technique qui consiste à masquer la lumière de l'étoile pour faire "ressortir" l'image de la planète.
• Interférométrie Cette technique consiste à combiner la lumière collectée par un ou plusieurs télescopes pour former des franges d'interférence. Il est possible d'extraire de l'apparence de ces franges (contraste et position), une information sur la forme de la source émettrice avec une résolution angulaire (finesse des détails) comparable à celle donnée par un télescope virtuel géant de diamètre égale à la distance entre les télescopes utilisés. Au confluent de l'interférométrie et de la coronographie, se trouve l'interférométrie coronographique ou interférométrie en frange noire. Il s'agit cette fois d'éteindre la lumière de l'étoile en faisant se recombiner destructivement la lumière issue de l'étoile (frange noire), mais constructivement celle issue de la planète (frange brillante) dont la position est légèrement décalée sur le ciel.
• Emission radio décamétrique Les planètes géantes du système solaire, en particulier Jupiter, possèdent de forts champs magnétiques. Des particules chargées, qu'on trouve en abondance dans le vent solaire par exemple, sont accélérées dans ce champ et émettent alors un rayonnement dans le domaine radio. Des planètes extra-solaires géantes pourraient donc trahir leur présence par un rayonnement de ce type, à condition qu'il soit suffisamment intense pour être capté depuis la Terre.