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Calculer le transit d'une exoplanète

Estimez de combien une planète atténue son étoile en passant devant, combien de temps dure le transit et quelle est la probabilité qu'une orbite quelconque produise des transits.

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Profondeur du transit

84 ppm

Moins de 100 ppm : signal de type terrestre, il faut un télescope spatial comme Kepler, TESS ou PLATO

Durée du transit (transit central)

13,1 h

Profondeur en pourcentage
0,008386 %
Distance orbitale
1 ua
Probabilité qu'une orbite quelconque produise des transits
0,465 %

La méthode des transits

Quand une planète passe devant son étoile vue depuis la Terre, elle masque une infime partie de la lumière. Les télescopes spatiaux comme Kepler et TESS ont découvert des milliers d’exoplanètes en guettant ces baisses régulières de luminosité. La mission européenne PLATO, dont la sortie est prévue fin 2026, doit poursuivre ce travail en visant des planètes semblables à la Terre.

La profondeur du transit

La fraction de lumière masquée vaut à peu près le rapport des surfaces des deux disques :

Profondeur ≈ (Rp ÷ R)²*

où Rp est le rayon de la planète et R* celui de l’étoile. On l’exprime souvent en parties par million (ppm).

  • La Terre devant le Soleil : environ 84 ppm (0,0084 %).
  • Jupiter devant le Soleil : environ 1 %.
  • Une planète de taille terrestre autour d’une petite naine rouge : plusieurs milliers de ppm, bien plus facile à voir.

La durée du transit

Pour une planète qui passe devant le centre du disque de l’étoile, le transit dure environ :

T ≈ (P ÷ π) × arcsin((R + Rp) ÷ a)*

où P est la période orbitale et a la distance orbitale, donnée par la troisième loi de Kepler : a (ua) = (M × P²)^(1/3), avec P en années. Les transits décentrés sont plus courts.

Exemple : la Terre vue de loin

Un astronome extraterrestre bien placé verrait la Terre :

  • atténuer le Soleil de 84 ppm ;
  • pendant environ 13 heures ;
  • une fois par an.

C’est pourquoi détecter une vraie jumelle de la Terre demande des observations spatiales extrêmement précises et longues.

La probabilité de transit

Un transit n’a lieu que si l’orbite est vue presque par la tranche. Pour une orientation au hasard, la probabilité vaut environ R ÷ a* :

  • la Terre autour du Soleil : environ 0,47 % ;
  • un Jupiter chaud à 0,05 ua : environ 10 %.

Pour chaque planète en transit découverte, beaucoup d’autres autour d’étoiles proches restent invisibles par cette méthode.

Ce que révèlent les transits

  • Associé à la masse mesurée par vitesses radiales, le rayon donne la densité : planète rocheuse, riche en eau ou gazeuse.
  • La lumière de l’étoile filtrée par l’atmosphère de la planète pendant le transit révèle sa composition, comme le fait le JWST pour l’eau ou le dioxyde de carbone.
  • Les variations de l’instant des transits peuvent trahir d’autres planètes invisibles dans le système.

Les courbes de lumière réelles dépendent aussi de l’assombrissement centre-bord, des taches stellaires et du paramètre d’impact, que les ajustements professionnels prennent en compte.

Questions fréquentes

Qu'est-ce que la profondeur de transit ?

C'est la baisse relative de lumière quand la planète passe devant son étoile, égale à (rayon de la planète ÷ rayon de l'étoile)². Une Terre devant le Soleil donne environ 84 parties par million.

Combien dure un transit ?

Pour un transit central sur une orbite circulaire, environ la période multipliée par le diamètre de l'étoile divisé par la circonférence de l'orbite. Vue de loin, la Terre transiterait environ 13 heures.

Quelle est la probabilité de transit ?

Un observateur au hasard ne voit de transit que si l'orbite est presque vue par la tranche. La probabilité vaut environ rayon de l'étoile ÷ distance orbitale, soit 0,5 % pour la Terre.

Pourquoi les grosses planètes sont-elles plus faciles à détecter ?

La profondeur varie comme le carré du rayon : une Jupiter (baisse d'environ 1 %) est à peu près 100 fois plus facile à voir qu'une Terre. La mission européenne PLATO doit justement chercher des Terres autour d'étoiles comme le Soleil.

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