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Recherche de planètes extra-solaires avec COROT

Un des deux objectifs principaux du satellite COROT est la recherche de planètes de taille intermédiaire entre la Terre et Jupiter par la méthode du transit: on montre qu'en effectuant la photométrie simultanée d'un grand nombre d'étoiles (plus de 40 000) durant une période de 150 jours, il y a une grande probabilité d'observer plusieurs cas d'occultation partielle du disque d'une des étoiles par une planète du cortège planétaire qui lui est associé.

Occultation produisant durant quelques heures une petite diminution de l'éclat apparent de l'étoile

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Cette variation est mesurable depuis l'espace où les sources de bruit sont très largement réduites. Une précision relative de quelques centaines de ppm est suffisante pour détecter de "grosses terres " autour d'étoiles plus brillantes que la magnitude 14. C'est à l'heure actuelle la seule méthode connue pour détecter avec certitude des planètes aussi modestes en taille. Le programme exoplanetes du satellite COROT se propose de mener une telle recherche sur cinq champs différents, avec, pour chacun d'entre eux, entre 6000 et 12000 étoiles qui seront surveillées. Les estimations du nombre de planètes qui seront détectées dépendent bien entendu de la fréquence des systèmes planétaires autour des étoiles de notre Galaxie, mais si on s'appuie sur les résultats obtenus par la méthode des vitesses radiales (qui ne peut détecter que des planètes de la taille de Jupiter), c'est entre plusieurs dizaines et plusieurs centaines de planètes qui seront détectées, dans un domaine de taille allant de 1.5 fois la taille de la Terre à la taille de Jupiter. COROT devrait ainsi être à l'origine de la première détection d'une planète de taille comparable à celle de la Terre, en particulier de masse suffisamment faible pour n'avoir pas capté et maintenu une atmosphère d'Hydrogène et d'Hélium comme les planètes géantes du système solaire.

Une des particularités de la voie de mesure exoplanètes de COROT est de fournir une information en plusieurs couleur qui est essentielle pour pouvoir distinguer parmi toutes les variations d'éclat détectées, celles qui sont très probablement dues à des transits de planète de celles qui ne sont que des manifestations de l'activité de l'étoile. Ainsi sur sur le soleil on mesure des variations de luminosité qui résultent de l'apparition et de la disparition des taches solaires.
Or ces variations stellaires ont la particularité d'être d'amplitude très différente suivant la longueur d'onde à laquelle on les mesure: elles sont beaucoup plus importantes (2.5 fois plus) dans la région bleue du spectre que dans la région rouge. Dans le cas des transits les variations, qui sont dues à un effet géométrique, sont pratiquement identiques. Ainsi en examinant le rapport puissance(Bleue) / puissance (Rouge), on peut conclure ou non à un effet d'activité de l'étoile et conforter ou infirmer la détection d'un transit planétaire.
Cette information en couleur est obtenue simplement en introduisant devant le récepteur d'image (une matrice CCD de 2048 x 2048 pixels) une paire de prismes tête-bêche qui produisent une image allongée et irisée de chaque étoile.

Chaque étoile donnera sur le capteur CCD une image irisée ayant cette allure: on peut ainsi extraire une information photométrique en plusieurs couleurs

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Une détection de planète sera quasi-certaine si 3 événements séparés par la même durée sont mis en évidence. C'est la méthode de base de détection de COROT. Cette méthode impose cependant que les périodes orbitales des planètes soient plus courtes que 1/2 de la durée d'observation, soit 2.5 mois environ. Ce sont donc seulement des planètes proches de leur soleil, donc relativement chaudes, qui peuvent être détectées de cette façon.
Pourtant, la possibilité de séparer par l'information en couleur l'effet de l'activité stellaire de l'effet d'un transit permet aussi d'envisager de prendre en considération des évènements doubles voire uniques, ce qui ouvre la voie à la détection de planètes sur des orbites de rayon analogue à celui de la Terre ou de Venus, c'est à dire dans une zone où l'eau liquide peut exister: c'est cette zone qu'on appelle la zone habitable.

Cette capacité de COROT à détecter des planètes d'une taille comparable à celle de la Terre dans la zone habitable donne un attrait supplémentaire à cette mission spatiale qui suscite un grand enthousiasme dans la communauté européenne.