V - Les techniques et instruments de détection et d'observation
V.A. Techniques indirectes
V.B. Techniques directes
V.C. Instrumentation sol et espace
V.A. Techniques indirectes
Vitesse radiale
tbd
Décrire
Comprendre
Se tester
Mini-projet
Transits et occultations
Stefan Renner
Introduction
Description des prérequis, connaissances acquises dans ce grain, volume de travail
Décrire :
Méthode des transits : photométrie, courbes de lumière
Méthodes de détection complémentaires (vitesses radiales, astrométrie, micro-lentilles gravitationnelles, imagerie directe) Programmes d’observation Rappelhistorique(premièresdétections)
Problématique (programmes grand champ/étoiles brillantes, champ étroit/magnitudes élevées)
Surveys au sol (SuperWASP, HAT, etc)
Télescopes spatiaux (CoRoT, Kepler)
Projets futurs (PLATO, EChO, etc)
Caractéristiques des planètes en transit détectées
Période orbitale/demi-grand axe, comparaison avec le système solaire, biais observationnel
Rayon des planètes
a. Précision photométrique atteinte depuis le sol et l’espace b. Rayonvs.Période
c. Rayon vs. Masse, composition des planètes
Comprendre :
Bases de la méthode
Profondeur du transit et obtention du rayon Inclinaisondel’orbite,paramètred’impact
Duréedutransit Probabilitégéométriqued’observationd’untransit Assombrissementcentre-bord
Variations de timing
Observations : mesure et interprétation du signal photométrique Calculdunombredeplanètesdétectablesenfonctiondela magnitude limite
2. Algorithmesdedétection
3. Critèresphotométriquesd’uncandidatplanétaire(profondeur,durée
du transit, faible variations sinusoidales en dehors du transit,
répétition périodique des transits, transit « plat »)
4. Confirmationspectroscopiquedescandidats
5. Signaux astrophysiques imitant les transits planétaires
a. Etoilecibleconfondueavecunebinaireàéclipses
b. Système de binaires à éclipses rasantes
c. Transit d’une étoile naine ou d’une naine brune
d. Variations de l’étoile, spots
6. Modélisation des courbes de lumières, détermination des paramètres par ajustement aux données
Se Tester :
exercices d’application directe
Mini-projet :
a. Utilisation d’un algorithme de détection sur des données Kepler ou CoRoT
b. Mesure de paramètres à partir d’une courbe de lumière (HD209458b)
V.B. Techniques directes
Imagerie
Jean-Loup Beaudino
Décrire :
Décrire le domaine (idée de base), son historique (des premières annonces rapidement contre- dites aux découvertes récentes) et les premières difficultés rencontrées (une liste des con- traintes sur les observations).
1.2 Buts
Les objectifs de ce genre d’étude: faire de nouvelles découvertes, et obtenir des informa- tions supplémentaires sur les exoplanètes pour ainsi mieux comprendre les planètes en général.
1.3 Exemples d’instrument
Quelques exemples d’instruments tant spatiaux que terrestres qui participent à la recherche en imagerie directe. HST, Spitzer, NaCo, SPHERE
1.4 Cibles
Les critères de sélection des étoiles cibles pour rechercher les exoplanètes par imagerie directe en abordant les problèmes de flux lumineux, d’âge du système ...
1.5 Illustrations
Quelques exemples de système de planètes observés par imagerie directe et où l’existence de planète est confirmée.
Comprendre :
Tour des concepts physiques nécessaires avec des liens vers les cours en ligne détaillés si ils apparaissent ailleurs dans le site (photométrie, mécanique céleste, formation ...), sinon ils le seront ici (imagerie et optique ondulatoire ...).
2.1 La physique de la cible
La cible : son orbite, sa formation, la présence de poussière, sonde rayonnement corps noir et l’estimation de son âge.
2.2 Les sources d’informations
Les observables : la séparation angulaire, la magnitude. 2.3 L’acquisition de l’information
Rappels d’optique ondulatoire, et détail sur les concepts de coronographie, d’optique adaptative et d’interferométrie.
Se tester :
QCM sur le lexique du cours, exercices sur les points abordés précédemment, un problème sur la «facilité » à détecter la Terre et Jupiter depuis AlphaCen b en imagerie directe.
Mini-projet :
Manipulation autour d’image coronographique, images à plusieurs étapes du chemin optique et de la réduction, identifier les étapes , la présence ou non de planète.