Température d'une exoplanète

[invite22ca48df]

Bonjour,

peut-on, et si oui comment, mesurer la température physique d'une exoplanète? (à la différence de la température effective mesurée grace à la luminosité si j'ai bien compris)
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[invite34698bd2]

Je crois qu'on ne peut que l'estimer à partir d'autres mesures faisables :
- sa masse estimée
- sa situation vis-à-vis de son étoile
- le type d'étoile
- la composition chimique de son atmosphère (effet de serre etc)

Et on calcule.

Je crois aussi qu'il ne peut s'agir que d'une température moyenne (indépendamment des saisons et autres cycles).

Peut-on par exemple capter la présence d'eau sous forme gazeuse , etc.? (ce qui ferait une indication de plus)

[invite22ca48df]

en quoi la masse de la planète est-elle un paramètre à prendre en compte?

[invite2b9aa863]

Je crois qu'on ne peut que l'estimer à partir d'autres mesures faisables :
- sa masse estimée
- sa situation vis-à-vis de son étoile
- le type d'étoile
- la composition chimique de son atmosphère (effet de serre etc)

Et on calcule.

Je crois aussi qu'il ne peut s'agir que d'une température moyenne (indépendamment des saisons et autres cycles).

Peut-on par exemple capter la présence d'eau sous forme gazeuse , etc.? (ce qui ferait une indication de plus)

jpense qu'un centre de gravité de deux planetes, peut augmenter la température des deux astres, non on pourait les detecter commme ça?

en quoi la masse de la planète est-elle un paramètre à prendre en compte?

Pour que la chaleur externe change, il faudrait quel depasse le stade de planète non?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

en quoi la masse de la planète est-elle un paramètre à prendre en compte?

Ca va jouer sur l'évolution thermique de l'intérieur de la planète. Une planète produit de la chaleur en fonction de la masse de son manteau donc en R³ (chaleur initiale + production radiogénique : U238, Thorium, Potassium 40). Elle se refroidit proportionnellement à sa surface, donc en R². La durée caractéristique de décroissance de température interne est donc en gros proportion de R²/R³ ~ 1/R ~ M^-1/3.

On parle uniquement ici des planètes telluriques. La température interne va jouer ensuite sur l'entretient d'un mouvement de convection mantellique. Si le manteau est convectif, il va produire des magma (par décompression des matériau chauds ramenés des profondeur) donc un volcanisme, avec édification possible de continents émergés par différenciation des magma créant des roches granitiques qui surnagent sur le manteau et le mouvement de convection lui même pourra générer une tectonique active et la subductions des planchers océaniques qui en résulte. Or à l'échelle des temps géologique, volcanisme et tectoniques sont les principaux régulateurs des teneurs atmosphériques en CO2. Le volcanisme terrestre injecte environ 1 atm de CO2 dans l'atmosphère tous les 50 Ma, par exemple. La présence de continents et d'un cycle de l'eau présentant une phase liquide permet ensuite la "fixation" de ce CO2 et son retrait de l'atmosphère par érosion chimique des roches continentales silicatées par l'eau de pluie acidifiées par l'ion H2CO3 avec formation de précipités carbonatés qui rejoignent le fond des océans, où ils sont pris en charge par le "tapis roulant" de la tectonique et réinjectés dans les profondeurs du manteau par subduction. Sur Vénus où il y a un volcanisme mais pas de subduction, le CO2 n'est pas réinjecté en profondeur et la température de surface s'en ressent (il est vrai qu'il faudrait aussi des océans liquides, capable de dissoudre ce CO2, mais les deux sont liés).

En résumé : la masse d'une planète tellurique détermine sa température interne, donc l'entretien d'une tectonique active qui régule à très long terme la teneur de l'atmosphère en CO2, donc sa température de surface.

Il y a ensuite bien entendu bien d'autres raffinement possibles, mais c'est l'idée.

Un article complet à ce sujet, appliqué à une "candidate" (et où il est question de ce qui précède et bien d'autres choses encore) :

The habitability of super-Earths in Gliese 581

W. von Bloh1, C. Bounama1, M. Cuntz2, and S. Franck1
1 Potsdam Institute for Climate Impact Research, P.O. Box 60 12 03, 14412 Potsdam, Germany
e-mail: ######
2 Department of Physics, University of Texas at Arlington, Box 19059, Arlington, TX 76019, USA
Received / Accepted

ABSTRACT

Aims. The planetary system around the M star Gliese 581 consists of a hot Neptune (Gl 581b) and two super-Earths (Gl 581c and Gl
581d). The habitability of this system with respect to the super-Earths is investigated following a concept that studies the long-term
possibility of photosynthetic biomass production on a dynamically active planet.

Methods. A thermal evolution model for a super-Earth is used to calculate the sources and sinks of atmospheric carbon dioxide. The
habitable zone is determined by the limits of photosynthetic life on the planetary surface. Models with different ratios of land / ocean
coverage are investigated.

Results. The super-Earth Gl 581c is clearly outside the habitable zone, since it is too close to the star. In contrast, Gl 581d is a tidally
locked habitable super-Earth near the outer edge of the habitable zone. Despite the adverse conditions on this planet, at least some
primitive forms of life may be able to exist on its surface. Therefore, Gl 581d is an interesting target for the planned TPF/Darwin
missions to search for biomarkers in planetary atmospheres.


Key words. stars: individual: Gl 581 —stars: planetary systems — astrobiology


http://fr.arxiv.org/PS_cache/arxiv/p...705.3758v3.pdf

Je précise que les conclusions de l'article offrent bien des points de contestations, c'est un domaines balbutiant mais l'ensemble des raisonnements permettant d'aboutir à la conclusion ne manquent pas d'intérêt, amha.

a+

[invite22ca48df]

Merci pour vos réponses!
Gilgamesh, je vais essayer de digérer tes informations.

[invite22ca48df]

question intermédiaire: comment mesure-t-on l'albedo et l'emissivité d'une planete?

[Gilgamesh]

question intermédiaire: comment mesure-t-on l'albedo et l'emissivité d'une planete?

Pour les exoplanètes on est encore loin de pouvoir le faire

On mesure soit la vitesse radiale de l'étoile par effet Doppler (la période et l'intensité de l'effet Doppler donne accès à la masse de la planète si on connait la masse de l'étoile) soit la baisse de luminosité de l'étoile en cas de transit de la planète devant (ce qui donne accès au diamètre de la planète).

Si on a beaucoup de chance, bcp de lumière, un instrument hyper précis, etc on peut éventuellement essayer d'accéder aux infimes modification du spectre de l'étoile induit par le passage d'une petite partie de la lumière de l'étoile à travers l'atmosphère de la planète au moment du transit.

Y'a aussi les effet de microlentille, mais c'est un "one shot" : c'est le résultat d'une coincidence d'alignement entre le système et une étoile lointaine, on ne mesure le système qu'une fois et c'est fini, donc on ne peut pas vraiment l'étudier.


a+

[invite22ca48df]

Merci pour tes réponses Gilgamesh, mais pour l'instant ces réponses m'embrouille. Comme tu as eu la gentillesse de me répondre, j'espère que tu auras maintenant la patience de continuer jusqu'à ce que je saisisse bien tout
Comme sur ce sujet je pars de zéro + , tu risques d'avoir du boulot, désolé.

En fait ma précédente question se rapportait à l'équation 4 du papier de von Bloh & al. J'ai regardé le Williams 1998 cité dans le paragraphe correspondant, mais j'ai rien trouvé dedans!

On mesure soit la vitesse radiale de l'étoile par effet Doppler (la période et l'intensité de l'effet Doppler donne accès à la masse de la planète si on connait la masse de l'étoile) soit la baisse de luminosité de l'étoile en cas de transit de la planète devant (ce qui donne accès au diamètre de la planète).

je comprends mais je ne vois pas le rapport (encore une fois, pourquoi la masse est importante pour l'albedo? j'en découvre décidement beaucoup sur l'importance de la masse d'une planète)

Si on a beaucoup de chance, bcp de lumière, un instrument hyper précis, etc on peut éventuellement essayer d'accéder aux infimes modification du spectre de l'étoile induit par le passage d'une petite partie de la lumière de l'étoile à travers l'atmosphère de la planète au moment du transit.

pareil, je comprends mais je ne vois pas le rapport

Y'a aussi les effet de microlentille, mais c'est un "one shot" : c'est le résultat d'une coincidence d'alignement entre le système et une étoile lointaine, on ne mesure le système qu'une fois et c'est fini, donc on ne peut pas vraiment l'étudier.

là en revanche je comprends rien

a+

@+

[Gilgamesh]

On mesure soit la vitesse radiale de l'étoile par effet Doppler (la période et l'intensité de l'effet Doppler donne accès à la masse de la planète si on connait la masse de l'étoile) soit la baisse de luminosité de l'étoile en cas de transit de la planète devant (ce qui donne accès au diamètre de la planète).

je comprends mais je ne vois pas le rapport (encore une fois, pourquoi la masse est importante pour l'albedo? j'en découvre décidement beaucoup sur l'importance de la masse d'une planète)

En d'occurrence il n'y a pas de relation simple (même simpliste) qu'on puisse établir entre la masse et l'albédo. Autrement dit, on ne connait pas au départ la température de surface ; simplement que pour un albédo "moyen" (a=0,5) la température de surface est compatible avec l'entretien d'une vie de surface (délimitée par T=0°C et T=50°C) sans effet de serre (T=20°C). L'idée est de déterminer si cette situation est stable, c'est à dire si la planète est habitable sur de longue durée, et là c'est le raisonnement sur la tectonique, ou intervient la masse, qui rentre en jeu.

Posté par Gilgamesh Voir le message
Si on a beaucoup de chance, bcp de lumière, un instrument hyper précis, etc on peut éventuellement essayer d'accéder aux infimes modification du spectre de l'étoile induit par le passage d'une petite partie de la lumière de l'étoile à travers l'atmosphère de la planète au moment du transit.

pareil, je comprends mais je ne vois pas le rapport

L'idée c'est qu'on pourrait peut être de cette manière mesurer un spectre atmosphérique et là c'est (potentiellement) Byzance, parce que tu as potentiellement accès de cette manière à la composition chimique de l'atmosphère.

Posté par Gilgamesh Voir le message
Y'a aussi les effet de microlentille, mais c'est un "one shot" : c'est le résultat d'une coincidence d'alignement entre le système et une étoile lointaine, on ne mesure le système qu'une fois et c'est fini, donc on ne peut pas vraiment l'étudier.

là en revanche je comprends rien

Imagine une étoile S de la Galaxie en arrière plan, si possible lumineuse (plus y a de lumière mieux c'est, mais il faut que ça reste ponctuel, donc pas une galaxie ou une nébuleuse). Si une étoile E s'interpose entre cette source ponctuelle lointaine et nous, en T, au hasard des orbites galactiques, et que l'alignement S-E-T est très exact, la lumière de la source S va se trouver être momentanément amplifiée, par la déflexion de sa lumière par le champs gravitationnel de E durant quelques jours, le temps que l'alignement se défasse. Cet effet de lentille gravitationnel est prédit par la Relativité Générale. En surveillant de manière semi-automatisée un grand champs d'étoiles tu peux programmer ta manip' pour détecter celles dont la luminosité augmente en l'espace de quelques heures et te focaliser dessus. Imagine maintenant que cette étoile E possède une planète P dont l'orbite soit bien dans le plan et qui passe à son tour devant la source lointaine ; elle va provoquer à son tour un effet de lentille gravitationnelle, un pic secondaire sur la courbe de lumière, alors même qu'elle est bien trop éloignée pour qu'on puisse l'imager et cet effet marche même pour des planètes trop peu massive pour décaler substantiellement le spectre de l'étoile par effet Doppler. L'écart entre le pic principal (dû à E) et le pic secondaire (dû à P) donne une idée de la distance entre l'étoile E et sa planète P. La hauteur du pic secondaire donne accès à la masse de P. Connaissant la distance et la masse de E (par analyse classique du spectre) tu peux donc te faire une idée du système planétaire qui est passé devant tes yeux. Par contre, l'alignement avec une source lointaine étant un évènement extraordinairement fortuit, tu ne peux faire qu'une mesure et une seule.

a+