La détection de planètes de la taille de la terre dans la zone habitable impossible ?

[ChiCyg 0]

Dans la dernière livraison d'Astronomy & Astrophysics des astronomes français (dont Anne-Marie Lagrange) montrent que la détection de planètes de la taille de la terre dans la zone habitable autour d'une étoile comme le soleil sera très difficile voire impossible : http://arxiv.org/pdf/1001.1449v1 http://arxiv.org/pdf/1001.1638v2

En s'appuyant sur les caractéristiques du soleil, les auteurs montrent que le signal en vitesse radiale (la petite variation de vitesse due au mouvement de la planète) est très difficile à distinguer de l'activité de l'étoile (tâches, plages et convection) qui produisent de (fausses) variations de vitesse radiales.

En ce qui concerne les taches, il faudrait plusieurs années d'observations au moins hebdomadaires pour détecter la terre autour du soleil (premier article). Quand en plus des taches, les plages (facules ?) sont prises en compte la situation n'est pas trop différente, mais un problème plus grave apparait avec la convection qui peut donner un signal de plusieurs m/s (second article). La détection de la terre autour du soleil par la méthode des vitesses radiales serait donc impossible sauf à inventer une méthode qui permette d'extraire la contribution de la convection.

[PascalD 4 387]

Bizarre ...

Intuitivement on aurait pu penser que la périodicité d' une occultation par une planète serait différente de celle des variations de luminosité et/ou de vitesse dues à l' activité de l' étoile ... et donc qu' une bête analyse de Fourier ferait sortir le signal d' une vraie planète.
Comme quoi rien n'est jamais simple.

Toi qui a lu les papiers ChiCyg, tu peux m' expliquer pourquoi c' est pas le cas ?

[vaufrègesI3 15 233]

J'imagine que le "bruit de fond" de l'activité solaire est quasi-permanent et qu'ainsi il bouffe systématiquement le signal en quelque sorte.. Non ?

[ChiCyg 0]

vaufrègesI3, oui, c'est une question de bruit. Il faut voir que la terre est 330 000 fois plus légère que le soleil et son mouvement orbital de 30 km/s fait "bouger" le soleil de 30000/3300000=0,09 m/s soit 9 cm/s. Ca fait pas beaucoup, une variation de 3 dix-milliardième de la longueur d'onde ...

Les taches et les facules modifient un peu le spectre et surtout la convection donne un signal de l'ordre de 8 m/s, plus ou moins chaotique il est vrai, mais 100 fois plus intense que le signal à rechercher.

PascalD, l'analyse de Fourier permet de trouver la planète mais il faut que son signal sorte du bruit et a priori on ne connait pas sa période. Regarde par exemple les figures 15 et 18 du premier papier http://arxiv.org/pdf/1001.1449v1 , ce sont des simulations avec à gauche une période d'activité solaire normale, au milieu calme et à droite intense. Le signal qu'on cherche est celui vers 500 jours (1,2 unités astronomiques), ou vers 250 jours (0,8 UA).

Le plus dramatique est la figure 14 du second papier http://arxiv.org/pdf/1001.1638v2 , en haut la planète ressort bien même en présence des spots et facules mais quand le bruit du à la convection se rajoute, la planète disparait (en bas). Et pourtant elle est observée tous les 4 jours avec une précision de 1 cm/s seulement pendant plusieurs périodes ...

[maire 252]

En tous cas c'est très cohérent comme raisonnement...

[bruno beckert 747]

on se consolera avec COROT 9 b...
http://www.nature.com/nature/journal/v464/n7287/full/nature08856.html

[jackbauer 2 13 934]

Un article en français du site de l’INSU :
http://www.insu.cnrs.fr/co/ama09/l-activite-de-certaines-etoiles-perturberait-la-detection-d-exoterre

Extrait :

« Les simulations font apparaître que la présence de taches et de plages au niveau de la surface du Soleil n'empêcherait pas la détection d'une exoplanète de type Terre dans sa zone habitable, pourvu que les mesures soient réalisées pendant une période de basse activité, et pourvu que l'étoile soit observée de manière très intensive, durant plusieurs années. En revanche, les mouvements convectifs compromettent une telle détection. De nouveaux diagnostiques et outils de mesure puis de correction de la convection doivent impérativement être trouvés et développés pour dépasser cette limitation.
Ces conclusions s'appliquent aux étoiles de type solaire uniquement, et de niveau d'activité semblable à celui du Soleil. Elles tirent parti des connaissances très détaillées que l'on a du Soleil. Elles permettent de mettre en évidence certaines limitations de la méthode des vitesses radiales, les besoins en termes de qualité instrumentale, les stratégies observationnelles à adopter, le choix des cibles, et les développements (modélisation) complémentaires nécessaires. Des études à venir tenteront d'aborder ces questions pour des étoiles de type spectral différent. »

Bon pas de panique, il ne s’agit que de simulations et elles se révèlent souvent fausses quand on passe à la pratique, et c’est sans compter sur l’amélioration rapide des techniques ; Et puis les RV ne sont pas la seule méthode à la disposition des astronomes…

[PascalD 4 387]

Mouais. Mais c' est mal barré quand même ...
Je suis quand même étonné que le "bruit" lié à l' activité solaire se superpose autant au signal planétaire ...
J' aurais pensé que les variations d' activité auraient été plus rapide ou plus lente que celles dues à un transit de planète.

[ChiCyg 0]

[quote=jackbauer 2]Bon pas de panique, il ne s'agit que de simulations[/quote]Chépas, si tu lis le papier tu vois que les auteurs sont partis du "vrai" soleil. Il me semble que le soleil a une activité plutôt faible par rapport à ses consoeurs ...
[quote=jackbauer 2]et elles se révèlent souvent fausses quand on passe à la pratique, [/quote] Pas sûr. Il y a le VLTI, le LHC, ...

Pourquoi CoRoT a-t-il déçu (certains ) par le peu de planètes détectées alors que ses performances techniques ont été au moins plutôt supérieures à celles annoncées ? Il me semblait avoir compris que c'était parce que les étoiles étaient plus actives que ce qui avait été supposé au départ.
[quote=jackbauer 2]et c'est sans compter sur l'amélioration rapide des techniques [/quote] Pas sûr non plus. Les auteurs supposent des précisions de vitesses radiales de 20 cm/s, 5 cm/s et même 1cm/s (HARPS est autour de 1 m/s). Malgré cette précision d'1 cm/s ils ne détectent pas une terre à cause de la convection ...

Une précision d'1 cm/s est-elle techniquement atteignable ? On peut en douter. Sur la doc utilisateur d'HARPS : http://www.eso.org/sci/facilities/lasilla/instruments/harps/doc/manual/userman2_0.pdf on voit au chapitre 4 ("RV accuracy") page 22 :
. une mauvaise focalisation du télescope (de trois fois la plage de focalisation optimale) donne une erreur de 1 m/s,
. un décentrage sur la fente de 0,5 seconde d'arc donne une erreur de 3 m/s et le centrage automatique introduit 0,2 m/s,
. l'étalonnage en longueur d'onde avec les lampes à thorium a une précision de 0,5 m/s.

Le 1 m/s d'HARPS est déjà une très belle performance, le 1 cm/s est largement hors de portée ...

Il faut voir que la rotation de la terre introduit une accélération de vitesse radiale de l'ordre d'1 ou 2 cm/s2. Sur 60 s d'intégration (ce qu'il faut pour une étoile de magnitude 6 avec HARPS) on a de l'ordre du m/s ...

Dixit la doc d'HARPS, les tremblements de terre introduisent des variations de plusieurs m/s ...
[quote=jackbauer 2] Et puis les RV ne sont pas la seule méthode à la disposition des astronomes.[/quote] Sauf que c'est la seule, à ce jour, qui permette de confirmer la présence d'une planète suspectée par les autres méthodes.

Je doute vraiment qu'on puisse faire 100 fois mieux que HARPS et même alors la convection ...

[jackbauer 2 13 934]

"1 cm/s est largement hors de portée ..."

Et bien si justement, si les fameux "peignes-laser", ou laser combs, tiennent leur promesses : http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/un-peigne-laser-a-la-recherche-dexoterres_15148/

Un tel dispositif est d'ors et déjà en cours d'installation sur un 4,20m aux Canaries, et doit participer au suivi des candidates trouvées par KEPLER...
Les européens l’utiliseront aussi pour CODEX, prévu pour être installé sur l’EELT dans une dizaine d’années : http://www.eso.info/sci/libraries/SPIE2008/7014-52.pdf

Et puis certains semblent déjà avoir penser à la question et privilégier les étoiles classe M : http://www.spacedaily.com/reports/Nobel_Prize_Winning_Science_Springboard_For_Planet_Hunting_999.html

[ChiCyg 0]

T'as raison, jackbauer 2, faut toujours être optimiste.

Note quand même que tes peignes lasers ne servent qu'à étalonner le spectrographe avec une meilleure précision qu'avec les lampes thorium argon. C'est vrai que c'est indispensable si on veut friser le cm/s.

Il reste quand même tous le autres problèmes dont le problème du guidage. Je cite ton lien sur CODEX :

quote:

---

Scramblers to reduce effect of guiding errors This point is absolutely critical, when considering that 1 cm/sec corresponds to about 10-5 arcseconds on the sky . Tests are performed at ESO to measure different configurations.

---

Nan, t'as raison faut être définitivement optimiste .

Maintenant on peut effectivement chercher des petites planètes autour d'objets plus "faciles" qui ont des raies bien fines, peu d'activité et de convection, mais ça biaise un peu la recherche. C'est un peu comme le type qui cherche ses clés sous le lampadaire Y a aussi les pulsars, mais bon on risque pas d'y trouver la XXX ... quoique ...

[Superfulgur 16 155]

Intéressant, ce post.

Je suis les avancées astronomiques depuis une trentaine d'années...
Le seul domaine où les prédictions de performances techno-scientifiques ont toujours été sous-évaluées (à la seule exception de Corot, je crois), c'est celui des exoplanètes.
Dans tous les autres domaines, les résultats sont toujours plus ou moins "en dessous", avec les exoplanètes, non, on est perpétuellement agréablement surpris.

Le nombre d'observations de découvertes, de nouvelles techniques, de nouvelles procédures, pas imaginées un an avant, réalisées un an après, est absolument prodigieux.

Il y a quinze ans, on aurait écrit ici : " Dans douze quinze ans, on va détecter des exoplanètes de taille terrestre, on va photographier des exoplanètes, on va prendre des spectres d'exoplanètes, les amateurs vont détecter des exoplanètes", on aurait souri...

Vous me ferez remarquer, et vous aurez raison, que c'est normal : l'exoplanétologie est une discipline très jeune : il est normal que tout y soit découvert facilement.

Bref, ce domaine est prodigieusement intéressant à suivre.

Et ce papier est le premier à prophétiser "non, on pourra pas faire çà".

Conclusion : euh, je sais pas, je sais pas comment conclure.

S