La Spectroscopie
Presque toutes les planètes connues ont été découvertes par spectroscopie, c'est-à-dire l'analyse de la lumière émise par sa décomposition en ses différentes longueurs d'onde, ou couleurs, au moyen d'un élément dispersif de type prisme ou réseau. S'il n'est pas possible d'observer directement la planète en raison de sa très faible luminosité, on peut en revanche observer la perturbation qu'elle induit sur le mouvement de l'étoile. Le couple étoile-planète étant en rotation autour de son centre de masse, l'étoile s'approche et s'éloigne alternativement de l'observateur : la vitesse de l'étoile projetée sur la ligne de visée (la vitesse radiale) est une fonction périodique du temps dont la période est égale à la période de révolution de la planète. Ce mouvement orbital se traduit par un mouvement périodique des raies du spectre de l'étoile (effet Doppler-Fizeau) qui peut être mesuré avec une très grande précision grâce aux instruments actuels. C'est cette méthode qui fut employée pour la détection de 51 Pegasi.

Les Transits
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.
En 1999, cette méthode fut employée pour la première fois avec succès par une équipe américaine depuis le sol. L'étoile observée, HD209458, était connue pour posséder une planète de type Pégaside. La hasard a fait que l'inclinaison de son plan orbital donne lieu à des transits visibles depuis la Terre. Du fait que la baisse d'éclat est dans le rapport de la surface de la planète à celle de l'étoile, on en déduit le rayon de la planète. Avec la masse déterminée par vélocimétrie radiale, on en calcule la densité. Dans le cas du compagnon de HD209458, on a pu montrer qu'il s'agissait d'une planète géante gazeuse, de masse et de taille comparable à celles de Jupiter. Cette observation marqua une étape importante car elle confirmait de manière indépendante la première détection, levant tout doute sur la validité de la méthode spectroscopique.
En 2000, le Télescope Spatial fut pointé vers cette étoile et enregistra des données d'une époustouflante qualité : dans un premier temps, il fut possible d'affirmer l'absence de satellite massif ou d'anneau important autour de la planète ; dans un deuxième temps, une analyse soigneuse des observations révéla la présence de sodium atomique dans l'atmosphère de la planète !

Avec cette méthode, il est possible de détecter depuis l'espace des planètes de tailles comparables à celle de la Terre. C'est l'un des deux objectifs de la mission COROT à laquelle participe activement le LESIA. Grâce à l'observation d'un grand nombre d'étoiles, COROT augmentera significativement notre connaissance de la fréquence des systèmes planétaires en général, des différents types de planètes (géantes gazeuses ou glacées, telluriques...) en particulier. En ce sens, COROT et ses successeurs (Eddington, Kepler) sont aussi des précurseurs de missions encore plus ambitieuses, comme Darwin dont l'objectif est l'analyse spectroscopique de planètes de type terrestre. On voit que des éléments de réponse sont progressivement donnés aux problématiques astrophysiques et bioastronomiques.