PARTIE COMPREHENSION

Avant d'entamer notre projet , il nous faut definir les notions que nous allons developpé  : 

• Définitions d’une planète, exo planète. 

• Définition d’une étoile. 

• Différence entre une exo planète et une étoile 

• Définition de la vitesse radiale et méthode de détection d’une exo planète par l’intermédiaire des vitesses radiales .

• Effet Doppler-Fizeau au service de la détection d’une exo planète.
  

• Calcul de la masse d’une exo planète (courbe des vitesses en fonction du temps) .

• Méthode du transit .

1. -Définition d'une exoplanète (planète extrasolaire) : C' est un objet céleste gazeux ou non gazeux, non lumineux, qui possède une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique (forme presque sphérique) et qui orbite autour d'une étoile autre que le Soleil. Aucun moyen direct ne permet de prouver leur existence  et de les détecter à partir de la Terre par cause de la grande distance (La plupart des exoplanètes découvertes à ce jour orbitent autour d'étoiles situées à moins de 400 années-lumière du Système solaire.) mais aussi car elles n'émettent pas de lumière propre ( elles ne font que refléter la lumière de l'étoile) . 

         -Définition d'une planète : une planète est un corps céleste qui est en orbite autour du Soleil ,qui possède une masse suffisante pour             que sa gravité l'emporte sur les forces de cohésion du corps solide et le maintienne en équilibre hydrostatique  et qui a éliminé tout             corps susceptible de se déplacer sur une orbite proche.  (Il est important de préciser que cette définition ne concerne que les objets            du système solaire) 

 La différence entre une planète et une exoplanète est que l'une orbite autour du soleil (étoile du système solaire) tandis que l'autre orbite autour d'une autre étoile que le soleil. 

         2. -Définition d'une étoile : C'est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome dû a leur tailles et masses importantes.  

Il est important de différencier une planète d'une étoile. Une étoile produit de la lumière alors que qu'une planète (ou exoplanète) reflète celle de son étoile. Tout ce qui brille n'est pas forcément planète . On peut prendre l'exemple de la lune , la lumière qu'elle dégage n'est autre que le reflet du Soleil. 

         3. La vitesse radiale d'un objet est la composante de sa vitesse qui est mesurée dans la direction de la ligne de visée. La mesure de la              vitesse radiale se fait de plusieurs façons et ce concept est utilisé dans de nombreux domaines dont la mesure par radar Doppler,                les sonars , les échographies et en astronomie.

* Le mouvement d'un objet par rapport à un observateur peut être décomposé en deux axes orthogonaux : radial et tangentiel. La vitesse radiale () ne donne donc pas la valeur du vecteur  vitesse de l'objet (), mais uniquement la composante de celui-ci sur la ligne de visée. La vitesse radiale est donc  où   est l'angle formé par la ligne de visée vers le mobile et la trajectoire de celui-ci. 

*Pour connaître les autres composantes, c'est-à-dire les composantes tangentielles à la ligne de visée verticalement et horizontalement, il faut en général observer le mouvement propre de l'objet, et connaître sa distance. Ces deux paramètres sont souvent difficiles à déterminer, en particulier le premier. 

*La vitesse radiale peut être mesurée de plusieurs manières. Dans une situation simple, l'observateur peut noter le temps de passage de la cible près de repères qui sont à des distances connues de sa propre position. L'onde revenant d'un objet possédant une vitesse radiale est sujette à l'effet Doppler, par conséquent la fréquence retournée () diminue si l'objet s'éloigne et augmente s'il se rapproche. En mesurant cette variation, , le système en tire la vitesse radiale : 

  (cte étant la vitesse de la lumière pour les ondes électromagnétiques et la vitesse du son pour les ondes sonores) 

* En astronomie, ce sont les objets célestes  qui émettent de la lumière. Selon leur composition chimique, cette lumière se décompose en raies à des longueurs d'onde très précises. C'est le décalage de la longueur d'onde d'une raie spectrale qui sera mesuré pour connaître la composante radiale. Avec comme longueur d'onde de la raie spectrale qui serait mesurée si l'objet était au repos et la longueur d'onde mesurée, la vitesse radiale vr s'écrit :

, 

où c est la vitesse de la lumiere .En pratique cette formule ne vaut que pour les basses vitesses, c'est-à-dire les vitesse significativement inférieures à la vitesse de la lumière. 

          -La détection par vitesse radiale consiste à utiliser l'effet Doppler-Fizeau. En effet, le mouvement de la planète autour de son étoile               va induire un léger mouvement de recul de celle-ci, qui est détectable par cet effet. On mesure alors les variations de vitesses                     radiales de l'étoile, et si ces variations sont périodiques, il y a de grandes chances pour que cela soit dû à une planète. Cette                         méthode favorise la détection de planète massive proche de l'étoile (les fameux Jupiter chauds), puisque dans ce cas, le                               mouvement induit sur l'étoile est maximal.   

 *Pour comprendre le principe de la méthode des vitesses radiales, prenons le cas le plus simple. Considérons donc un système formé d’une seule planète en orbite  circulaire autour de son étoile et vue par un observateur dans le plan de son orbite. C'est-à-dire que l’angle i que fait la normale au plan de l’orbite avec la ligne de visée vaut 90°. Les lois de la mécanique céleste impliquent que l’attraction gravitationnelle de la planète sur l’étoile lui impose un mouvement  de révolution autour du barycentre du système, le plus souvent à l’intérieur de l’étoile. 

*L’étoile va donc s’approcher puis s’éloigner de l’observateur avec une composante de vitesse radiale qui varie périodiquement. La lumière de l’étoile va alors subir un effet Doppler-Fizeau se traduisant par un décalage spectral passant périodiquement du bleu au rouge