Exoplanètes:
1/ Qu'est-ce c'est?
2/ Comment les observer?


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1/ Qu'est ce qu'une "exoplanète" ?

Les exoplanètes sont des planètes qui tournent autour d'étoiles autres que le Soleil.

Une planète tourne autour d'une étoile, une étoile est un objet qui émet de l'énergie (lumière ou autre) grâce à des réactions thermonucléaires.
Par exemple la Terre, Mars, Jupiter.... sont des planètes qui tournent autour du Soleil.


  La première a été découverte en 1995 par Michel Mayor et Didier Queloz à l'observatoire de Haute-Provence (OHP) on en compte aujourd'hui plus de  1500 et des milliers en attente.

Ce qui paraissait, il y a encore quelques années "réservé" aux gros instruments "hors de portée" est aujourd'hui en partie observable par des amateurs avec des moyens beaucoup plus modestes!
(voir le travail de Christian Buil)

Comment les nomme-t-on?
Une exoplanète est désignée par le nom de son étoile suivi d'une lettre: a, b, c... suivant l'ordre de sa découverte.
Lorsqu'elles sont découvertes par un satellite ou un observatoire terrestre on utilise le nom de l'instrument:
Ce qui peut donner: HD189733b,  Kepler-43b, Wasp-17b, HAT-P36b etc... 
Pour nous Mercure pourrait être "Soleil b", "Vénus: Soleil c", la Terre: "Soleil c", etc...

Comment les détecte-t-on ?
Deux méthodes sont principalement employées:

    Les vitesses radiales:
On utilise la spectrographie à haute résolution et l'effet Doppler-Fizeau. L'étoile et la planète tournent autour d'un centre de gravité commun, il y a un léger décalage: vers le bleu lorsque l'étoile se rapproche de nous, vers le rouge lorsqu'elle s'éloigne. C'est en mesurant ce décalage que messieurs Mayor et Queloz ont découvert la première exoplanète en 1995: Pegase 51b. Depuis les spectroscopes se sont améliorés, installés sur de grands télescopes ils permettent de mesurer des vitesses de l'ordre du mètre par seconde... Cette méthode est très difficile et à la portée de seulement quelques amateurs (très) avertis!


    Les transits:
Il arrive parfois que l'orbite de la planète la fasse passer sur la ligne entre l'étoile et la Terre, on observe alors une baisse de la luminosité de l'étoile. Cette baisse est faible mais à la portée des amateurs. Quelques % de baisse de flux.

Les méthodes de détection ont d'abord permis de trouver des "grosses" planètes orbitant près de leur étoile (Jupiters chauds) puis les méthodes s'améliorant on trouve des planètes plus petites ayant des orbites plus grandes... La mise sur orbite de satellites dédiés (Kepler) on permis des centaines de découvertes.


2/ Comment les observer?
Les transits.

L'observation des transits est à la portée des amateurs, elle demande un peu de méthode mais même avec un modeste instrument on peut obtenir des résultats. La base de données ETD (Exoplanets Transit Database) est faite pour les partager, de nombreux professionnels y font appel pour leurs recherches et vous aurez peut-être un jour le plaisir de voir vos observations associées à une publication.

Le choix d'une cible:
Tout d'abord il faut choisir la cible, aucun problème en utilisant ETD qui indique les transits prévus pour chaque nuit. Après vous être connecté il suffit de choisir... (il est conseillé de renseigner sur votre position) Le choix dépend alors de votre matériel, de l'heure...


La page d'accueil de ETD,

pensez à marquer votre latitude et longitude. Par défaut ETD affiche les prédictions du jour, mais on peut lui demander n'importe quelle date. (User defined time span) Ici le 2015 04 09.

L'exoplanète KOI 0135b commencera son transit à 0h 49 et finira à 3h 45 (TU) Il faudra commencer/finir 1 h avant /après. Attention à l'heure légale. Ici KOI 135b  finira son transit au petit matin...











































L'observation:
Commencer une bonne heure avant et terminer une heure après la prédiction afin d'avoir une courbe correcte, (à noter que certaines peuvent présenter un décalage: peut-être une deuxième planète?)
Paramètres de l'observation:
Echantillonage temporel:
Afin d'avoir suffisament de points de mesure il est conseillé de ne pas faire des poses trop longues, attention à ne pas saturer! On peut aussi défocaliser.
Evidement le PC doit être à l'heure!
Binning: Préférable en 1X1 pour améliorer le rapport signal/bruit. Mais pour un petit diamètre on peut un peu binner
Le filtrage est conseillé mais il fait perdre du flux..
Un bon guidage est aussi nécessaire, il est bon que l'étoile ne bouge pas! (la réponse des pixels sur le capteur n'est pas homogène)
Bien entendu il faut faire les flats, bias, darks! (Les flats devront être soignés, on joue sur peu!)

Au début de l'observation de KOI 0135b, le PC d'aquisition est au pied du télescope, la lumière n'est pas encore éteinte..
C'est parti pour quelques heures !

(Normalement le PC devrait être dans la salle de contrôle, mais j'ai eu des galères de câblage)














Traitement des images:
Un classique traitement d'images avec le logiciel de son choix, éventuellement un alignement des images.
A la fin on a un grand nombre d'images qui seront traitées ensuite pour en extraire la courbe de lumière.
De nombreux logiciels libres ( Iris, AudeAce...) remplissent cette mission sans souci.

Le champ de KOI 135b, une fois traité et aligné, KOI est l'étoile située vers le milieu.
130 images de 120 secondes, en binning 1X1.





















Traitement photométrique:
Beaucoup de logiciels proposent ce traitement, il s'agit de photométrie d'ouverture (un cercle pour l'étoile, un anneau pour le fond de ciel)
Attention au choix des étoiles de comparaison: ne pas prendre de variables!!
Il faut ajuster les paramètres pour obtenir le meilleur résultat: Attention le temps de calcul est parfois long! et il faut parfois recommencer!
Personnelement j'utilise Muniwin, un autre logiciel libre qui fait cela très bien, il permet aussi de repérer des étoiles variables non référencées dans les champs imagés.



Muniwin: la carte des étoiles: KOI, la variable est en rouge, les étoiles de comparaison sont en vert. Il faut faire attention à ne pas sélectionner une variable ou une étoile présentant un défaut (saturation par exemple)


























Résultat: la courbe:

 La courbe: on voit bien le lever du jour, mais le début est bien clair: 8 millimagnitudes pour une étoile de magnitude 14.



























Que faire de ces données?
Les laisser sur votre PC ne sert à rien, c'est dommage... Le mieux est de les partager sur une base dédiée, par exemple ETD. Le fichier doit être envoyé au format .CSV et contenir 3 colonnes: date en JJ, magnitude ou flux et erreur sur la mesure.
Tout est expliqué sur le site ETD, il faut remplir quelques champs. Penser aussi à une image montrant les étoiles de comparaison (copie d'écran)


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