Evaporation of Hot-Jupiters
Roger FerletInstitut d’Astrophysique de Paris
CNRS/UPMC
Planètes Extra-solaires
Alexandria
26 mars 2006
Evaporation of Hot-Jupiters
La pluralité des mondes :une idée très ancienne
Les mondes sont en nombre infini, les uns semblables à celui-ci, les autres dissemblables; (…) il n’y a nulle part d’obstacle à cette infinité;(…) il n’y a aucune nécessité à ce qu’ils aient la même forme.
Epicure (341 – 270 av. JC)
Lettre à Hérodote
hy
i
Evaporation of Hot-Jupiters
La pluralité des mondes :une idée qui perdure
hy
i
Giordano Bruno1584 : De l’infini, l’univers et les mondesL’univers est infini, peuplé d’une multiplicité de mondes analogues au nôtre
Rome, 1600
��������������
����� ������������� �����
����������� ��������� ������ ����� ��������� ������������������ � ���������!���
����� ���������"�� �� ����"������������ �� ��������!����������� ��# �������������� ��� ��� ���� �
����������� ����� �� $����"��������$���� �� ���������%�&���$� ������ � �'����&�(�������� ���$�������) �***������"� $�����$��+���������� �$���$����"�����������"�,
Cam
ille
Flam
mar
ion
La p
lura
lité
des
mon
des
habi
tés
1862
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
G. S
chia
pare
lli 1
877
P. L
owel
l
E. A
nton
iadi
1909
H.G
. Wel
ls 1
895
La g
uerr
e de
s m
onde
s
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
nnnn
nnnn
nnnn
nnnn
nnnn
nnnn
nnn
nnnn
nnnn
nnnn
nnnn
nnnn
nnn
Evaporation of Hot-Jupiters
La vie sur Mars :une idée qui perdure
Les variations saisonnières des calottes polaires sont remarquables. Des points blancs sont laissés en arrière quand elles rétrécissent, au printemps : il s’agit sans doute du sommet des montagnes martiennes. Les régions vert sombre tournent au jaunâtre à l’automne martien. Il pourrait s’agir de plantes du type thallophytes ou muscinées ou d’algues de glacier.
Pecker & Schatzman 1960ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff
Orson Welles 1938
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
Les planètes se forment dans un disque :
une idée ancienne
Les éléments du système des planètes ont entre eux des rapports qui peuvent nous éclairer sur son origine. En le considérant avec attention, on est étonné de voir toutes les planètes se mouvoir autour du soleil, d'occident en orient et presque dans un même plan; les satellites en mouvement autour de leurs planètes, dans le même sens et à peu près dans le même plan que les planètes; enfin, le soleil, les planètes et les satellites tourner sur eux-mêmes, dans le même sens et à peu près dans le plan de leurs mouvements de projection.
(...)On peut conjecturer que les planètes ont été formées aux limites successives [de
l'atmosphère solaire] par la condensation des zones de vapeurs qu'elle a dû, en se refroidissant, abandonner dans le plan de son équateur.
Pierre-Simon Laplace, 1795, Exposition du système du monde
ghy
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
�� ��������������
�����������������������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������� ���������������!���� ���������
Comment détecterdes exoplanètes ?
Evaporation of Hot-Jupiters
Détection directe
10
10Contraste extrême
Séparation angulaire
< 1”
Evaporation of Hot-Jupiters
Effets dynamiques
Le lanceur de marteau
Evaporation of Hot-Jupiters
Le mouvement du Soleil
Mouvement du Soleil autour du centre de masse du Système solaire, vu à 10 parsecs
Evaporation of Hot-Jupiters
Vitesse radiale
observateur
Vt
Vr
Vitesse
�� / �0 = Vr / �= z
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
Décalage Doppler causé par le mouvement de l’étoile
Planète invisible
Evaporation of Hot-Jupiters
Michel Mayor Didier Queloz
Evaporation of Hot-Jupiters
« Jupiters chauds »
Copyright Lynette CookUsed with permission
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-JupitersCopyright Lynette CookUsed with permission
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-JupitersCopyright Lynette CookUsed with permission
Evaporation of Hot-Jupiters
Mercure
Soleil PSR B1257+12
Mercure
Planète A
Venus
Terre
Planète B
Planète C
Evaporation of Hot-Jupiters Copyright Lynette CookUsed with permission
Microlentille gravitationnelle
The first cool rocky-icy planet (about 5 Earth masses)
Evaporation of Hot-Jupiters
26 Mars 2006
185 planètes
159 systèmes planétaires19 systèmes multiplesEnviron 6% des étoiles proches surveillées
173 par vitesses radiales
4 par microlentilles
4 par imagerie
4 autour de pulsars
T J
Evaporation of Hot-Jupiters
Une autre méthode
L’occultationou transit
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
La première image du transit d’une planète tellurique
devant une étoile de type solaire
Transit de Vénus en
1874
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
La photométrie d’un transitB
rilla
nce
Temps
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
HD 209458 b
Evaporation of Hot-Jupiters
HD 209458 b ou OSIRIS
Osiris fut coupé en morceaux éparpillés sur toute l’Egypte par son frère Seth pour empècher son retour à la vie...
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
Le transit dLe transit d’’OsirisOsiris
Amplitude ~ 1.6 %
Vitesses Radiales / OccultationVitesses Radiales / Occultation
PPéériode = 3.524738 joursriode = 3.524738 jours
Masse = 0.66 Masse = 0.66 ±± 0.03 0.03 MMJupiterJupiter
Rayon = 1.35 Rayon = 1.35 ±± 0.06 0.06 RRJupiterJupiter
OsirisOsiris
DensitDensitéé = 0.35 = 0.35 ±± 0.05 g/cm0.05 g/cm33
Evaporation of Hot-Jupiters
Atmosphère, atmosphère…
Evaporation of Hot-Jupiters
-100 0 100 (km s-1)| | |
Wavelength (Å)
Before transit
During transit
Flux
(e
rg c
m-2
s-1 Å
-1)
HI Lyman �
HD209458
Evaporation of Hot-Jupiters
15 ±4%(~ 4 �)
Flux
Rat
io
Time (hours)
Beg
in o
f tra
nsit
End
of t
rans
it
• HD209458b seule (1.35 RJupiter = 96,500 km) � 1.6 % absorptionLobe de Roche rempli (2.7 ROsiris = 3.6 RJupiter) � 10 % absorptionHydrogène: 15 % absorption � 3.2 ROsiris= 4.3 RJupiter = 300 000 km
� Au-delà de la sphère d’influence => l’hydrogène s’échappe
• Absorption: de –130 km/s à 100 km/sVlib = 54 km/s
� Au-delà de la vitesse d’échappement => l’hydrogène s’échappe
���� La planète s’évapore
15 ±4%
-100 0 100 (km s-1)| | |
2 contraintes
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
=> Taux d’évaporation > 1010 g s-1
Taux d’échappement > 1010 g/sR
appo
rt d
e flu
x
Temps (heures)Nature,
Evaporation of Hot-Jupiters
Evaporation of Hot-Jupiters
Les nouvelles observations
• Fig 1
Longueur d’onde (Angströms)
Evaporation of Hot-Jupiters
1ère Détection de Carbone et d’Oxygène !!
Longueur d’onde (Angströms)
Hors transitDans le transit
Oxygène
Carbone
~13 % ~8 %
Evaporation of Hot-Jupiters
Le Lobe de Roche
Evaporation of Hot-Jupiters
Planètes à « évaporation »
Distance orbitale (AU)
Mas
se p
lanè
te(M
Jupi
ter)
Durée de vie des planètes (log10 t/ans)
Restes d’évaporation(“chthonians”)
Evaporation of Hot-Jupiters
Les découvertes futures:les planètes chtoniennes
Evaporation of Hot-Jupiters
Encore à découvrir
Populations de planètes: tailles, masses, distances…caractéristiques des étoiles parentes
Planètes telluriques ?
Planètes géantes, déjà découvertes
Limite dLimite déétection,tection,actuelleactuelle
Planètes chtoniennes ?
Evaporation of Hot-Jupiters
COROT
Lancement parSOYOUZ / KOUROU
Orbite polaire basse823 km
4. 2 x 9. 6 mètres600 kg
CNES “mini-satellite”
Lancement en 2006
Evaporation of Hot-Jupiters
KEPLER
Recherche de planètes terrestresNASALancement 2008
95 cm télescope de Schmidt Champ de vue: 100deg2
100 CCDs
5 anssur un champ
Evaporation of Hot-Jupiters
GAIAESA “pierre-angulaire”
Physique stellaire
Paramètres fondamentauxCalibration de luminositéVariabilitéBinaires……
Recherche de planètes
Astrométrie >10 000 P ~ ans
Photométrie > 5000 P ~ jours
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
∆αcos δ (")
1/01/00
1/01/01
1/01/02
1/01/03
1/07/00
1/07/01
1/07/02∆δ(")
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Planète : ρ = 100 mas P = 18 mois
2012 ?
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
∆ αcos δ (")
1/01/00
1/01/01
1/01/02
1/01/03
1/07/00
1/07/01
1/07/02
∆ δ(")
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
La course aux planètes
0.01
0.1
1
10
100
1000
104
0.01 0.1 1 10 100
m (Terre) a (au)
KEPLER(2008)KEPLER(2008)ZoneZone
habitablehabitable
VVrr (2004+ )(2004+ )
COROT (2006)COROT (2006)
GAIA (2012)GAIA (2012)
x
Première planète tellurique découvertepar micro-lensing
Evaporation of Hot-Jupiters
2015-20 ?
Images et spectres de planètes telluriques
DARWIN