Comment on trouve une exoplanète
Une planète autour d'une autre étoile est des millions, voire des milliards de fois moins lumineuse que celle-ci, et presque toujours invisible. On la trouve donc par ses effets : un balancement, une ombre, une loupe.
En octobre 1995, deux astronomes de l'observatoire de Genève, Michel Mayor et Didier Queloz, annoncent la découverte d'une planète autour de 51 Pegasi, une étoile semblable au Soleil située à une cinquantaine d'années-lumière. Personne ne l'a vue. Elle a été trahie par le mouvement de son étoile. Trente ans plus tard, on connaît plusieurs milliers de ces mondes, presque tous détectés de manière indirecte. Petit tour des méthodes.
Le balancement de l'étoile : les vitesses radiales
Une planète ne tourne pas exactement autour de son étoile : toutes deux tournent autour de leur centre de masse commun. L'étoile décrit donc un petit cercle, s'approchant puis s'éloignant de nous au rythme de l'orbite. Or la lumière d'une source qui s'approche est légèrement décalée vers le bleu, et vers le rouge quand elle s'éloigne : c'est l'effet Doppler. En mesurant avec une précision extrême la position des raies dans le spectre de l'étoile, on suit sa vitesse.
C'est ainsi que Mayor et Queloz ont trouvé 51 Pegasi b, avec un spectrographe de l'observatoire de Haute-Provence. La surprise fut totale : une planète d'environ la moitié de la masse de Jupiter qui fait le tour de son étoile en à peine plus de quatre jours, bien plus près que Mercure du Soleil. Personne n'imaginait qu'une géante gazeuse puisse orbiter si près. Ce « Jupiter chaud » a forcé les théoriciens à admettre que les planètes peuvent migrer loin de leur lieu de naissance. Leur découverte a valu aux deux astronomes le prix Nobel de physique 2019, partagé avec le cosmologiste James Peebles.
Les instruments ont progressé de façon spectaculaire. En 2016, l'ESO a détecté Proxima b en mesurant que son étoile s'approche et s'éloigne de nous à environ 5 km/h. En 2022, la planète Proxima d a été trouvée par un signal de seulement 40 centimètres par seconde, la vitesse d'une personne qui avance lentement. Pour peser une planète semblable à la Terre autour d'une étoile semblable au Soleil, il faudrait descendre vers une dizaine de centimètres par seconde.
L'ombre de la planète : les transits
Quand l'orbite d'une planète est vue par la tranche, la planète passe devant son étoile à chaque tour et en masque une petite partie : la luminosité de l'étoile baisse légèrement, puis revient. C'est la méthode des transits. La baisse est minuscule : environ 1 % pour une planète de la taille de Jupiter devant une étoile comme le Soleil, moins d'un dix-millième pour une planète de la taille de la Terre. Il faut donc observer depuis l'espace, sans la turbulence de l'atmosphère, et surveiller des milliers d'étoiles à la fois, car seule une petite fraction des orbites est bien alignée.
C'est la méthode la plus productive. Le télescope spatial Kepler de la NASA a confirmé à lui seul plus de 2 700 planètes, et son successeur TESS poursuit le travail. Combinée aux vitesses radiales, qui donnent la masse, la méthode des transits livre le rayon, donc la densité : on sait alors si la planète est rocheuse ou gazeuse.
Voir la planète : l'imagerie directe
Photographier une exoplanète revient à distinguer une luciole à côté d'un phare, à grande distance. Pour y parvenir, on masque la lumière de l'étoile avec un coronographe et l'on corrige la turbulence atmosphérique avec une optique adaptative. La méthode ne fonctionne bien que pour des planètes jeunes, encore chaudes et brillantes en infrarouge, éloignées de leur étoile. Elle a l'immense avantage de recueillir directement la lumière de la planète, et donc, un jour, d'analyser son atmosphère.
La loupe de la gravité : les microlentilles
Selon la relativité générale d'Einstein, une masse courbe la trajectoire de la lumière. Quand une étoile passe exactement devant une autre, plus lointaine, elle agit comme une loupe et amplifie sa lumière pendant quelques semaines. Si l'étoile-loupe possède une planète, celle-ci ajoute un bref sursaut à la courbe de lumière. Ces microlentilles gravitationnelles sont imprévisibles et ne se reproduisent jamais, mais elles détectent des planètes lointaines, froides ou même errantes, sans étoile. C'est l'une des grandes missions du télescope spatial Roman de la NASA, lancé en 2026.
Toutes méthodes confondues, le bilan est impressionnant. En septembre 2025, la NASA a annoncé que le nombre d'exoplanètes confirmées avait franchi le cap des 6 000, avec plus de 8 000 candidates en attente de confirmation. Ce décompte, tenu par l'archive des exoplanètes de la NASA, augmente en continu : il dépassait 6 300 à l'automne 2026. Les toutes premières avaient été découvertes en 1992, autour d'une étoile morte, un pulsar.
Et sur Terre ?
Les spectrographes ultrastables construits pour les vitesses radiales poussent la métrologie des fréquences optiques, utile aux laboratoires nationaux de mesure et à l'industrie des lasers. La marche « Balance des planètes » (voir la marche G-SGT-15) vise justement à mesurer au centimètre par seconde, pendant des années, le mouvement d'Alpha du Centaure A et B et de Proxima, pour peser leurs planètes. Trouver une Terre jumelle autour de l'une de nos plus proches voisines reste la prochaine grande étape.