Imagerie directe : une méthode intuitive mais difficile

Difficulté d'une observation directe : Flux réfléchi - Flux thermique

Pour ces deux régimes, le paramètre crucial pour l'observation d'une exoplanète est le rapport entre le flux lumineux et celui de son étoile. Ce rapport est toujours très petit, mais sa valeur peut cependant fortement varier en fonction de la taille de la planète et de sa distance à l'étoile, ainsi que du régime (réfléchi ou thermique) dans lequel on observe.

Pour le flux stellaire réfléchi par la planète, ce rapport vaut, pour toutes les longueurs d'onde :

où A est l'albédo (pouvoir réflecteur) de la planète et un "facteur de phase" qui indique la portion relative de la surface éclairée de la planète visible par l'observateur (analogue aux phases de la Lune ou de Vénus). est le rayon de la planète et sa distance à l'étoile.

L'albédo dépend plus ou moins de la longueur d'onde en fonction du type et des conditions physiques de la planète.

Le flux thermique dépend quant à lui de la température de la planète. Si l'on néglige les sources de chaleur interne, cette température est fournie par le flux incident de l'étoile qui chauffe la planète. Elle est donnée par :

où S est un facteur caractérisant l'effet de serre. Ce dernier mesure la proportion du rayonnement de la planète qui ne peut s'en échapper car absorbé par son atmosphère. Le flux thermique a un spectre donné par la loi de Planck qui dépend de la température.

Le rapport de flux thermique planète/étoile est alors très dépendant de la longueur d'onde :

On remarque que, aussi bien dans le régime thermique que dans le régime réfléchi le rapport de flux planète/étoile est extrêmement faible. Comme par ailleurs la planète est, vue par l'observateur, très proche de son étoile, ce dernier est "ébloui" par l'étoile au détriment de la planète. Ceci illustre l'extrême difficulté de l'observation directe d'exoplanètes.

La réponse à cet inconvénient consiste à amoindrir fortement le flux de l'étoile sans amoindrir celui de la planète. Il y a pour cela deux techniques : la coronographie et l'extinction interférométrique de l'étoile.