Déterminer des propriétés comme la température, la composition et l'orbite des planètes autour d'autres étoiles.La caractérisation des exoplanètes est le processus qui consiste à déterminer les propriétés physiques et chimiques des planètes orbitant autour d'autres étoiles — leurs températures, compositions atmosphériques, masses, rayons et dynamique orbitale. Contrairement à la simple détection, qui établit l'existence d'une planète, la caractérisation vise à dresser un portrait détaillé de ce qu'est un monde : s'il est rocheux ou gazeux, chaud ou froid, et si son atmosphère contient de la vapeur d'eau, du dioxyde de carbone, ou même d'éventuelles biosignatures. Ce domaine a transformé la science planétaire, la faisant passer de l'étude de notre système solaire à une science comparative à l'échelle de la galaxie.
La première exoplanète autour d'une étoile semblable au Soleil a été découverte en 1995, mais la caractérisation a véritablement commencé avec la première détection par transit en 1999 et la première détection atmosphérique en 2002 à l'aide du télescope spatial Hubble. Le domaine a connu une explosion avec la mission Kepler (2009-2018), qui a trouvé des milliers de planètes et permis une caractérisation statistique des populations planétaires.
La caractérisation repose sur plusieurs techniques complémentaires. La spectroscopie de transit analyse la lumière stellaire filtrée à travers l'atmosphère d'une planète lors d'un transit, révélant les raies d'absorption des gaz atmosphériques. Les mesures de vitesse radiale fournissent la masse de la planète, tandis que la photométrie de transit donne son rayon — ensemble, elles permettent d'obtenir la densité et des indices sur la composition. L'imagerie directe, bien que difficile, permet la spectroscopie de jeunes planètes massives. Plus récemment, les courbes de phase (mesure de la luminosité de la planète au cours de son orbite) révèlent des cartes de température et des schémas de circulation atmosphérique.
Elle est utilisée pour identifier les mondes potentiellement habitables, étudier la chimie atmosphérique et comprendre la formation et l'évolution des planètes. Elle guide également la conception de missions futures comme le télescope spatial James Webb, qui est optimisé pour caractériser les atmosphères des exoplanètes en transit.
La première atmosphère d'exoplanète jamais détectée fut celle de HD 209458b, un « Jupiter chaud » où du sodium a été trouvé en 2002 — et plus tard, on a observé que la planète possédait une atmosphère d'hydrogène en évaporation, ce qui lui a valu le surnom d'« Osiris ».
| T_{\mathrm{eq}} | variable | Equilibrium temperature of the planet — température kelvin |
| T_* | variable | Effective temperature of the star — température kelvin |
| R_* | variable | Radius of the star — rayon metre |
| d | variable | Distance between the planet and the star — distance metre |
| A | variable | Bond albedo of the planet — albedo |
