vitesse radiale

Les astronomes capturent les planètes lointaines en observant le tremblement de leurs étoiles : un compagnon invisible tire l'étoile tantôt vers nous, tantôt nous la fuyons, et sa lumière change légèrement de teinte. Mais ce tremblement ne révèle que la moitié de la vérité.

Lorsqu'une planète lointaine passe devant son étoile, elle masque brièvement une partie de la lumière. Les astronomes appellent cela la méthode du transit et, grâce à la profondeur de la baisse de luminosité, ils en déduisent la taille de la planète. Mais la lumière a une propriété : un corps massif agit comme une lentille.

Un projecteur éclaire droit dans les yeux, et à quelques pas de là, une minuscule luciole scintille. C'est à peu près à cela que ressemble la chasse à une planète de type terrestre autour d'une étoile voisine : la planète est de cent millions à dix milliards de fois plus faible que son étoile, et dans le ciel, elles se confondent presque en un seul point.

Dans un observatoire tranquille, un spectrographe capte la lumière d'une étoile lointaine. L'instrument la décompose en arc-en-ciel — le spectre. Les raies du spectre se déplacent légèrement : une planète invisible fait tanguer l'étoile.

Lorsque deux étoiles à neutrons tournent l'une autour de l'autre, leurs corps ne restent pas des sphères rigides. La gravité du compagnon étire chaque étoile, créant des bourrelets de marée — un peu comme la Lune soulève l'eau des océans terrestres.

À 460 années-lumière de nous, autour de l'étoile HD 135344B, orbite un disque dense de gaz et de poussière. Il ressemble à un disque vinyle géant que quelqu'un aurait fêlé : une cavité béante s'ouvre dans le disque, et à travers elle, tel un pont fragile, s'étire un filament de poussière.

Une planète de la taille de Neptune s'est approchée trop près de son étoile. L'étoile commence à attirer les couches supérieures de la planète — le gaz s'en échappe comme l'eau d'un seau trop plein. Ce processus est appelé débordement par le lobe de Roche (c'est ainsi que les astronomes désignent la limite au-delà de laquelle l'étoile peut arracher de la matière à la planète).

Imaginez un danseur à trois visages sur la crête d'une onde lumineuse. Un visage est celui d'un attrapeur, qui absorbe les photons incidents. Le deuxième est un miroir parfait, qui renvoie la lumière. Le troisième est un verre dépoli, qui diffuse les rayons dans toutes les directions. Tant que la vitesse est faible, la danse est harmonieuse.

La courbe de lumière d'une étoile n'est pas un bruit chaotique, mais un texte écrit par les pulsations, les taches et la lueur régulière du foyer thermonucléaire. Toute planète qui glisse devant le disque laisse une coquille dans ce texte : une minuscule baisse de luminosité durant des heures.

Lorsqu'une planète passe derrière le bord de son étoile, celle-ci éclaire son atmosphère — tout comme le soleil couchant illumine les nuages à l'horizon. Cet instant fugace, qui ne dure que quelques minutes, porte l'empreinte des gaz traversés par la lumière stellaire.

La première exoplanète a été découverte autour d'un phare cosmique pas comme les autres : une étoile à neutrons, plus connue sous le nom de pulsar. Ces résidus ultradenses d'étoiles mortes tournent sur eux-mêmes à une vitesse vertigineuse et émettent des impulsions radio très régulières.

L'ionosphère, à 70 kilomètres d'altitude, agit comme un miroir géant pour les ondes radio. Les antennes terrestres y envoient en permanence un signal et écoutent la réflexion.

Un couple de patineurs tourne en se tenant par la main. Si la trajectoire est un cercle parfait, chaque poussée du partenaire est prévisible. Mais si on l'allonge en ovale, les efforts deviennent inégaux : à l'approche, une secousse ; à l'éloignement, une accalmie. C'est à peu près ce que font deux trous noirs dans les dernières minutes avant leur fusion.

Le halo de notre Galaxie est un immense nuage diffus d'étoiles anciennes qui enveloppe le disque que nous connaissons. Il conserve la mémoire de la croissance de la Voie lactée, qui a absorbé des galaxies naines voisines.

Le signal radio voyage de Mars à la Terre, mais en chemin, il doit se frayer un passage à travers un « vent » invisible de particules chargées soufflant du Soleil. Ce vent, comme des rides sur l'eau, déforme légèrement les ondes radio.

L'étoile GJ 436 est une naine rouge sombre, et autour d'elle orbite une planète de la taille de Neptune, mais sur une orbite presque verticale. Les astronomes ont enregistré le spectre de cette étoile pendant 18 ans pour suivre ses taches et ses éruptions.

Les scientifiques cherchent des planètes autour d'étoiles lointaines en observant le léger balancement de l'étoile : la planète l'attire, et la lumière de l'étoile devient tantôt légèrement bleue, tantôt légèrement rouge. Mais les étoiles ont aussi leurs propres ondulations — des taches sombres et des facules brillantes à leur surface.

Les ondes radio qui traversent la couronne solaire — l'enveloppe externe du soleil — sont déformées exactement comme l'air qui tremble au-dessus d'un asphalte brûlant. Cette brume de chaleur est causée par les flux bouillonnants de particules chargées : le vent solaire.

Le télescope spatial Gaia mesure les positions des étoiles avec une précision de la microseconde d'arc – c'est comme si, depuis la Terre, on distinguait une pièce de monnaie sur la Lune. En 2022, il a remarqué que l'étoile brillante HD 12800 vacillait légèrement, comme si un compagnon invisible la tirait.

Pendant six ans, le télescope HARPS-N, sur l'île de La Palma, a observé le Soleil comme s'il s'agissait d'une étoile lointaine : il a enregistré des spectres, suivi la luminosité, noté chaque frémissement des raies spectrales. Tout cela pour comprendre comment distinguer le faible balancement d'une étoile du véritable signal d'une planète.

Une étoile comme le Soleil bourdonne comme une cloche : à l'intérieur, des ondes sonores font vibrer imperceptiblement la surface. Grâce à ces vibrations, les astronomes, comme des médecins qui prennent le pouls, jugent de la température, de la densité et de l'âge de l'étoile.

Le télescope spatial Gaia a mesuré la vitesse de rotation de plus de cent mille étoiles. Il s'avère que cette vitesse dépend de la température de l'étoile. Pour les étoiles plus froides que 6500 degrés, la surface se déplace à une vitesse de 10 à 20 kilomètres par seconde.

Une jeune étoile ressemble à une toupie à plusieurs étages : ses couches externes tournent plus lentement que ses couches internes. Le champ magnétique y agit comme des fils solides qui relient ces couches entre elles. Lorsque les vitesses diffèrent, les fils commencent à se tordre et à se tendre de plus en plus.

L'objectif de la caméra n'est pas plus grand qu'une pièce de monnaie. On en trouve dans les smartphones, mais ici il était installé sur la sonde Hayabusa-2 pour les atterrissages sur astéroïde.