Simulateur de transit d'exoplanète

Ajustez les paramètres de la planète et de l'orbite pour voir comment la profondeur et la durée du transit évoluent.

Exemple résolu — Simulateur de transit d'exoplanète

Profondeur du transit : 84	84 ppm
Durée du transit : 12.97 heures	12.97 h
Semi-amplitude de vitesse radiale K : 0.0895 m/s	0.0895 m/s
Densité de la planète : 5.51 g/cm³	5.51 g/cm^3
Température d'équilibre estimée : 255 K	255 K
Demi-grand axe : 1.00 UA	1.00 AU

Ce sont les valeurs affichées par le calculateur à l’ouverture de la page. Modifiez une entrée ci-dessus pour les recalculer.

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Le catalogue des transits recense ce qui s’aligne, pas ce qui existe 🖖

Un transit exige que l’orbite croise notre ligne de visée, et cette fenêtre est étroite : pour une orbite terrestre à 1 UA elle couvre 0,538° d’inclinaison, de sorte qu’une orientation aléatoire sur 213 seulement le montrerait. Kepler a malgré tout confirmé plus de 2 600 planètes ainsi, mais chacune devait se trouver pointée vers nous. La forme du catalogue est donc d’abord un fait de géométrie et de durée de mission, et seulement ensuite un fait sur la fréquence des planètes : il surreprésente exactement ce qui est le plus facile à saisir — de grosses planètes, très proches, autour de petites étoiles.

Une ombre qui mesure un monde 🖖

Quand une planète passe devant son étoile, elle occulte une fraction de la lumière — la profondeur du creux égale exactement le rapport des aires des disques, (Rp/R★)². La courbe de lumière livre donc directement la taille de la planète, sans aucune image. Une planète de la taille de Jupiter assombrit une étoile comme le Soleil d'environ 1 %, une planète de la taille de la Terre de seulement 0,008 % (environ 84 ppm).

Un transit peut révéler une orbite rétrograde 🖖

Pendant un transit, la planète masque d'abord la moitié de l'étoile qui tourne vers nous, puis celle qui s'en éloigne, déformant la vitesse mesurée de l'astre — l'effet Rossiter-McLaughlin. La forme de cette déformation indique si la planète orbite dans le sens de la rotation stellaire ou à contre-sens. Étonnamment, certains Jupiters chauds tournent à l'envers : WASP-17b, confirmée en 2009, fut la première exoplanète rétrograde connue.

L’orbite achète la fréquence, jamais la profondeur 🖖

Fais passer la période de 365 jours à 3 et observe l’affichage de la profondeur : il ne bouge pas d’un seul ppm. Il n’y a aucun terme de distance dans la profondeur — l’outil déduit la distance orbitale de la période par la troisième loi de Kepler et la consacre entièrement à la durée. Une orbite serrée achète un transit plus fréquent, et plus court : le préréglage Terre passe 12,97 heures devant son étoile une fois par an, tandis que celui du Jupiter chaud traverse la même étoile en 2,62 heures — plus vite, car une planète plus proche se déplace plus vite — mais le fait 122 fois par an. Deux ans d’observation donnent deux transits terrestres, ou 243 de Jupiter chaud.

Problème entièrement résolu

Un astronome extraterrestre observant le transit que notre planète produit réellement 5 étapes
Un astronome extraterrestre, observant depuis une autre étoile, pourrait-il découvrir la Terre ? Calculez le transit que produit réellement notre planète, puis la probabilité que quelqu'un soit positionné pour l'observer.
1. La profondeur de transit est de la pure géométrie — la fraction du disque stellaire couverte par la planète, soit le rapport des deux surfaces. La Terre devant le Soleil donne 84 parties par million : un centième de un pour cent d'atténuation.
  
  $δ = (\frac{R _{p}}{R _{⋆}})^{2} = (\frac{6371}{696 000})^{2} = 8.39 \times 1 0^{- 5} = 84 ppm$
2. La distance orbitale découle de la troisième loi de Kepler avec la masse de l'étoile, et donne 1 AU. C'est la vérification qu'il s'agit bien de la Terre modélisée et pas simplement d'un objet similaire à la Terre.
  
  $a = (\frac{G M _{⋆} P ^{2}}{4 π ^{2}})^{1/3} = 1.50 \times 1 0^{11} m = 1.00 AU$
3. La durée est le temps nécessaire pour traverser le disque — la fraction de l'orbite balayée par le diamètre de l'étoile. Treize heures, une fois par an.
  
  $t_{tr} = \frac{P}{π} arcsin \frac{R _{⋆}}{a} \approx \frac{P R _{⋆}}{π a} = 12.97 h$
4. Voici maintenant l'étape qui régit l'ensemble du domaine. Un transit ne se produit que si l'orbite est vue par la tranche du point de vue de l'observateur, à R★/a près d'être exactement par la tranche. Cela représente 0,465 %.
  
  $p_{tr} = \frac{R _{⋆}}{a} = \frac{6.957 \times 1 0 ^{8}}{1.496 \times 1 0 ^{11}} = 0.00465 = \frac{1}{215}$
5. L'extraterrestre doit donc être environ 1 observateur sur 215 correctement positionné, avoir besoin d'une photométrie précise à une partie sur douze mille, puis observer pendant des années pour intercepter une répétition. Un Jupiter chaud est 121 fois plus profond et effectue un transit tous les quelques jours.
  
  $(\frac{11 R _{\oplus}}{R _{⊙}})^{2} = 1.015% = 121 δ_{\oplus}$
Réponse

L'outil affiche 84 ppm, un transit de 12,97 heures, 1,00 AU et une masse volumique de 5,51 g/cm³. La valeur qu'il n'affiche pas est celle qui façonne le catalogue : un observateur placé au hasard a environ 1 chance sur 215 de voir un transit quel qu'il soit. Multipliez cela par la profondeur et il devient évident pourquoi les premières planètes à transit découvertes étaient toutes des Jupiters chauds — 1 % de profondeur et un nouveau transit tous les trois jours. L'effet de sélection n'est pas une note de bas de page du recensement des exoplanètes ; il en constitue l'essentiel de la forme. Cliquez sur le préréglage Jupiter chaud et comparez directement les deux profondeurs.

$δ = 84 ppm, t_{tr} = 12.97 h; p_{tr} = \frac{R _{⋆}}{a} = \frac{1}{215}$

Références (4)

Where the depth-to-radius relation and the light-curve geometry come from: S. Seager & G. Mallén-Ornelas, "A Unique Solution of Planet and Star Parameters from an Extrasolar Planet Transit Light Curve." The Astrophysical Journal 585, 1038–1055, 2003.
The first planetary transit ever observed — HD 209458 b, reported alongside Henry et al. in the same issue: D. Charbonneau, T. M. Brown, D. W. Latham & M. Mayor, "Detection of Planetary Transits Across a Sun-like Star." The Astrophysical Journal 529, L45–L48, 2000.
The mission behind the catalogue this tool’s first block describes: W. J. Borucki et al., "Kepler Planet-Detection Mission: Introduction and First Results." Science 327, 977–980, 2010.
The retrograde hot Jupiter named in the Rossiter–McLaughlin block: D. R. Anderson et al., "WASP-17b: An Ultra-Low Density Planet in a Probable Retrograde Orbit." The Astrophysical Journal 709, 159–167, 2010.

Par l’équipe 42Math · Mis à jour 2026-06-29

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Exemples de problèmes

Terre - La Terre vue de l'extérieur : une baisse de 84 ppm, soit une part sur douze mille, d'une durée de 12,97 heures une fois par an. Le panneau vous indique également l'oscillation que la Terre imprime au Soleil, soit 0,0895 m/s (moins de neuf centimètres par seconde). Ces deux valeurs sont exactes, mais une seule reste mesurable. Voilà pourquoi presque toutes les petites planètes que nous connaissons ont été découvertes en observant l'assombrissement d'une étoile, plutôt que son oscillation.
Jupiter chaud - Une planète de la masse de Jupiter sur une orbite de 3 jours : 1,015 % de la lumière de l'étoile est occultée, 141 m/s d'oscillation en vitesse radiale, 1263 K à 0,0407 ua. Le transit occupe 2,62 heures de cette orbite de 3 jours. Il n'est donc visible que 3,6 % du temps. Vous comprenez alors pourquoi les campagnes de recherche par transit observent en continu au lieu d'échantillonner.
Super-Terre - Super-Terre autour d'une naine M : baisse plus profonde, période plus courte
Kepler-22b - Le transit ne mesure qu'une seule chose, et vous l'avez sous les yeux : 503 ppm, ce qui correspond à un rayon. La densité de 14,4 g/cm³ indiquée en dessous, supérieure à celle du plomb, provient d'une masse que personne n'a mesurée. Le réglage par défaut indique 36 masses terrestres car la véritable masse de Kepler-22b reste inconnue. Divisez ce nombre par deux. Vous constaterez que la profondeur ne bouge pas d'une décimale, tandis que la densité diminue de moitié.