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L'essentiel sur...

Les planètes

Publié le 19 avril 2017

​Notre système solaire comporte 8 planètes et notre galaxie vraisemblablement des milliards. Les planètes sont des boules de matière et de gaz qui gravitent autour d’une étoile. Elles sont classées en différentes familles. Les plus brillantes ont été observées depuis toujours par l’Homme. Les scientifiques cherchent à observer des planètes toujours plus lointaines et peut être habitables. 

Qu’est-ce qu’une planète ?

Une planète est un corps céleste de forme sphérique qui tourne autour d’une étoile (appelée étoile hôte) sans rencontrer d’autres corps sur son orbite.


Comment se forment les planètes ?

Les planètes se créent à partir de poussières et de gaz présents autour d’une étoile dans ce que l’on appelle le disque d’accrétion « proto-planétaire ».  Les particules de poussière de ce disque s’agglomèrent progressivement sous l’effet des forces électrostatiques. Ce sont ces mêmes forces qui rassemblent les poussières en « moutons » dans nos maisons. Plus tard, la force de gravité prend le relais pour agglomérer les éléments plus massifs (de plusieurs centaines de mètres de diamètre). Un corps solide devient une planète lorsqu’il atteint une masse critique qui lui confère une forme sphérique. 

Si la masse de la planète dépasse environ 10 fois la masse de la Terre,  les gaz à proximité vont progressivement être attirés vers la planète créant ainsi une planète géante.

VidéoSimulation de la formation d’une protoplanète géante

Histoire de la découverte
des planètes

Depuis toujours l’Homme s’est intéressé à la voûte céleste. Il distingue d’abord les planètes les plus brillantes des étoiles. Cette différenciation s'est faite rapidement car les planètes ont un mouvement périodique très régulier dans le ciel, tandis que les étoiles restent fixes. De plus, leur apparence diffère des comètes (petits objets célestes constitués de roches et de glaces) qui présentent une queue caractéristique lorsqu'elles s'approchent du soleil. 

Parmi les astres les plus brillants du ciel la nuit se trouvent 5 planètes de notre système solaire visibles à l’œil nu : Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne. 

Certaines planètes de notre système solaire sont restées inconnues plus longtemps car invisibles à l’œil nu. En 1781, William Herschel, un astronome britannique, découvre Uranus à l’aide d’un télescope très performant de son invention. En 1846, c’est Neptune qui est découverte par l’équipe d’Urbain Le Verrier, astronome et mathématicien français, suite à des calculs pour déterminer la position de l’astre par rapport à Uranus.

Il faut attendre Michel Mayor et Didier Queloz, deux astrophysiciens suisses, pour la découverte, en 1995 à l’Observatoire de Haute-Provence, de la première exoplanète (planète en dehors du système solaire) qu’ils appelleront 51 Peg b (ou Dimidium) du système de l’étoile 51 Peg (ou Helevetios). 


Les Différents types de planètes

Selon leurs caractéristiques, les scientifiques ont établi deux grandes familles de planètes :

Les planètes telluriques

Ces planètes, dont la surface est solide, sont constituées principalement de roches et de métaux. 

Dans le système solaire, ce sont, par ordre de taille et de masse, Mercure, Mars, Vénus et la Terre. 

Les planètes gazeuses 

Ces planètes sont constituées d’une proportion importante de gaz et contiendraient (selon certaines théories) un cœur solide de roches et de glaces autour duquel le gaz est maintenu.

On parle de planètes géantes car leur diamètre est très grand. Par exemple, dans le système solaire, leur diamètre va d’environ 49 500 km pour Neptune jusqu’à environ 143 000 km pour Jupiter soit un diamètre 9,4 fois plus important que la Terre. Dans notre système solaire, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont des planètes géantes. 


On distingue aussi

  • Les planètes avec satellites
Lorsqu’un corps céleste est en orbite autour d’une planète, il est alors nommé satellite. La Terre possède un satellite : la Lune.  D’autres planètes comme Jupiter ou Saturne en possèdent plus de cinquante chacune. 

  • Les planètes à anneaux
Les anneaux sont composés de grains de glace (de 1mm à 10 mètres de diamètre) qui entourent certaines planètes. Ils sont le résultat de l'équilibre entre la force de gravité des grains qui s’attirent et la force de marées de la planète qui va les empêcher de se rassembler pour former, par exemple, des satellites.



Photo de saturne au moment de son équinox par Cassini
Photo de saturne au moment de son équinox par Cassini. © NASA/JPL/Space Science Institute

Quelle est la différence entre une étoile et une planète ?

Contrairement aux planètes, les étoiles produisent de la lumière car ce sont d’énormes boules de gaz brulantes (composées essentiellement d’hydrogène et d’hélium). Elles sont également beaucoup plus grosses et massives que les planètes qui tournent autour d’elles. Par exemple le Soleil a une masse de 332 946 fois la Terre.


Comment détecte-t-on les planètes ?

Pour détecter les planètes, les chercheurs peuvent utiliser plusieurs méthodes en fonction de la distance qui les sépare de l’objet céleste.

Les planètes du système solaire sont visibles à l’œil nu ou à l’aide de télescopes la nuit grâce au reflet de la lumière du Soleil sur leur surface. 

Pour les exoplanètes, la méthode de détection est différente car elles se situent à plusieurs années lumières. Comme des détectives, les scientifiques vont alors rechercher des empreintes révélant l’existence d’exoplanètes en analysant la lumière des étoiles. Il existe deux moyens principaux :

  • Par l’observation de la vitesse radiale, c’est-à-dire en observant les variations de vitesse de l’étoile dans la direction de l’observateur. Lorsqu’une planète tourne autour d’une étoile, celle-ci fait varier la vitesse de son étoile hôte. En regardant les variations de vitesse de l’étoile, il est alors possible de calculer la masse de la planète qui gravite autour mais aussi de connaître la période de révolution de la planète.

  • Par l’observation des variations du flux lumineux de l’étoile au cours de l’orbite de la planète (méthode des transits ). En effet, lorsque la planète passe devant l’étoile, un phénomène d’éclipse partielle se produit. Elle masque une partie de l’étoile et le flux lumineux diminue en proportion du rayon de la planète que l’on peut donc calculer. 

Ces deux méthodes nécessitent de bien connaître la masse et le rayon de l’étoile.


Comment détermine-t-on les caractéristiques des planètes observées ?

Pour mieux connaître les propriétés des planètes détectées (masse, rayon, …), il existe différentes méthodes.

Pour les planètes du système solaire, les scientifiques envoient des sondes qui font des mesures et des images toujours plus précises et qui, dans certains cas, récoltent des échantillons. 

Pour les exoplanètes, la combinaison de la méthode des vitesses radiales et de la méthode des transits permet de déterminer la densité moyenne des planètes puisque l’on connaît simultanément leur masse et leur rayon. Par ailleurs, en utilisant la spectroscopie, on peut connaître la composition chimique de leur atmosphère.

Ces caractérisations permettent de mieux comprendre les phénomènes physiques sur ces planètes mais aussi de définir si la vie peut s’y développer. 


Dans quelles conditions la vie sur une autre planète est-elle possible ?

La première condition pour que la vie, telle que nous la connaissons puisse se développer à la surface d’une planète tellurique est que celle-ci soit dans la « zone d’habitabilité » de son étoile, autrement dit à une distance permettant l’existence permanente d’eau à l’état liquide. Par exemple, les températures sur Mercure qui oscillent entre -180 et 450 degrés rendent probablement impossible toute forme de vie. De plus, la présence de roches favorise les réactions chimiques nécessaires au développement de la vie. 

La capacité à retenir une atmosphère est aussi cruciale, puisqu’elle va permettre de protéger la planète de certains agents dangereux pour la vie (tels que certains rayonnements en provenance de l’étoile par exemple) tout en conservant une certaine chaleur. A noter cependant qu’une atmosphère avec une trop grande quantité de CO2 surchaufferait la planète.

La génération par la planète d’un champ magnétique, comme dans le cas de la Terre, est un autre élément essentiel. Ce dernier permet en effet, du fait de la magnétosphère, de protéger la planète des particules énergétiques en provenance de l’étoile et de l’Univers. 

Enfin, les interactions de marées avec une Lune pourront favoriser l’apparition de la vie dans le cas où elles permettront de stabiliser l’axe de rotation de la planète. 

vue des différentes exoplanètes du système TRAPPIST-1 dont 3 se trouvent dans la zone d'habitabilité de l'étoile. © NASA/R. Hurt/T. Pyle


Le saviez-vous ?

En mars 2017, le nombre de planètes connues était de 3 593 et celles potentiellement habitables serait de 49 d’après le laboratoire d’habitabilité planétaire de l’Université de Porto Rico.

Quiz sur les planètes

AnimationQuiz - les planètesAfficher en plein écran












NOTIONS CLÉS

  • Une planète est un corps céleste de forme sphérique qui tourne autour d’une étoile (appelée étoile hôte) sans rencontrer d’autres corps sur son orbite.

  • Les planètes telluriques dont la surface est solide sont constituées principalement de roches et de métaux. 

 
  • Les planètes gazeuses sont constituées d’une proportion importante de gaz et contiendraient (selon certaines théories) un cœur solide de roches et de glaces autour duquel le gaz est maintenu. On parle de planètes géantes car leur diamètre est très grand.
Image de saturne, deuxième planète la plus large du système solaire.
Image de saturne, deuxième planète la plus large du système solaire. © Eso

 51 Pegasi b, première exoplanète détectée en 1995, vue par un artiste
51 Pegasi b, première exoplanète détectée en 1995, vue par un artiste. © ESO/M. Kornmesser/Nick Risinger




VidéoExplorunivers 10 - Les disques planétaires




VidéoExplorunivers 2 - La Terre


Le saviez-vous ?

Les planètes telluriques dont la masse dépasse le double de la masse de la Terre sont appelées des « super terres ». Elles sont les planètes telluriques les plus abondantes dans l'Univers mais notre système solaire n'en compte aucun


Photo de Jupiter prise par Cassini à 10 millions de kilomètres de la planète
Photo de Jupiter prise par Cassini à 10 millions de kilomètres de la planète © NASA/JPL/Space Science Institute



Qu’est ce qu’une planète naine ?

Une planète naine tourne autour d’une étoile, est de forme sphérique mais n'a pas éliminé tout corps susceptible de se déplacer sur une orbite proche. Par exemple Pluton, initialement considérée comme la 9e planète du système solaire, forme un système binaire avec sa lune Charon et a été catégorisée en 2006 comme planète naine sous le nom 134 340.
















Le saviez-vous ?

Dans les systèmes d'exoplanètes, lorsque les planètes géantes sont proches de leur étoile, on parle de Jupiter ou de Neptune « chauds » car elles sont fortement chauffées par leur étoile.






Vue d'artiste d'une expoplanète de Messier 67
Vue d'artiste d'une expoplanète de Messier 67 © ESO/L. Calçada










Vue d'artiste du système de l'étoile T Cha © Eso
Vue d'artiste du système de l'étoile T Cha © ESO/L. Calçada










VidéoExplorunivers 12 - Les exoplanètes









Vue d'artiste d'une exoplanète de glace
Vue d'artiste d'une exoplanète de glace (OGLE-2005-BLG-390Lb) © Eso


Vue d'artiste de l'exoplanète rocheuse HD 85512 b
Vue d'artiste de l'exoplanète rocheuse HD 85512 b © ESO/M. Kornmesser/Nick Risinger