Dans le but de répondre à la question "sommes nous les seuls cons à se faire chier dans l'Univers ?", l'homme a toujours voulu savoir si la vie était possible ailleurs que sur Terre.
Cela a commencé par la pollution du système solaire grâce à des sondes et autres satellites. Malheureusement, il n'a pas trouvé son bonheur sur nos planètes voisines.
Il s'est donc décidé à regarder ailleurs. Et qui dit ailleurs dit surtout plus loin. Dans son approche anthropique (qui pour une fois semble assez cohérente) il s'est dit que la vie n'a pu se développer que sur d'autres planètes.
Encore faut-il les trouver.

L'approche photométrique (prendre une photo et zieuter si on voit une planète) n'est clairement pas possible au vu des distances mises en jeu (la plus proche étoile se situe à environ deux parsecs, ce qui fait une honorable distance de 6 suivi de 16 zéros mètres).
Alors comment s'y prendre ? La méthode qui donne actuellement les meilleurs résultats porte le nom de méthode "des vitesses radiales".
Il s'agit de détecter le mouvement de l'étoile étudiée, mouvement provoqué par la présence d'une planète. En effet, lors d'un mouvement orbital autour d'une masse centrale, la planète tourne autour de l'étoile mais l'étoile est elle aussi attirée par la planète. Mais à cause de la différence des masses, le mouvement de l'astre est bien moindre que celui de la planète (Jupiter, la plus grosse planète du système solaire est mille fois plus légère que notre Soleil).
Imaginez que l'étoile et sa planète tournent autour d'un point central :


Avec la vidéo pour mieux visualiser tout ca.

Bien, donc maintenant nous avons une étoile qui bouge.
En quoi cela peut-il nous être utile dans notre recherche de planètes ?
C'est là qu'intervient l'effet Doppler. C'est cet effet qui fait que la sirène des pompiers semble changer quand elle se rapproche ou quand elle s'éloigne.
Il existe exactement le même phénomène avec la lumière. Si un corps émet de la lumière en se déplaçant par rapport à nous, la fréquence de la lumière en sera modifiée. Et elle le sera d'autant plus que le déplacement est rapide.
Vous commencez à voir où on en arrive ?

Bien. Reste qu'il faut encore pouvoir quantifier ce mouvement.
Est-ce que l'astre tourne vite avec de grands déplacements ou est-ce qu'il tourne lentement ? Pour cela il faut se servir des raies d'émission de l'étoile (non, pas ces raies là, les autres). A cause des hautes températures, les éléments composant l'étoile vont émettre à des fréquences bien spécifiques (et ces fréquences sont parfaitement connues; elles dépendent uniquement de l'espèce considérée).
Or il existe des instruments (des spectromètres) qui permettent de connaître la luminosité en fonction de la fréquence émise par l'objet
Donc, si on observe une gamme de fréquences où il y a une raie d'émission on devrait voir quelque chose.
En théorie on devrait observer un pic très étroit pour chacune de ces fréquences mais on obtient en fait des pics ayant une certaine largeur. Cette largeur s'explique justement par l'effet Doppler (il y a d'autres phénomènes à prendre en compte mais cela ne change en rien le raisonnement).

Donc, en gros voila ce qu'on obtient :



La largeur de la raie va permettre de trouver la vitesse de l'étoile.
Bien, et alors ?
Il s'agit en fait de répéter ces mesures plusieurs fois, à des intervalles de temps réguliers.
Encore faut-il savoir à quoi s'attendre et ce que nous sommes censés observer.

Imaginons que l'étoile et sa planète soient dans le même plan que la Terre et le Soleil; ça simplifiera le bordel.
Donc on verra l'étoile se déplacer de gauche a droite puis de droite à gauche, nous sommes d'accord ? Bien, mettons nous dans le cas de la petite vidéo vite faite de tout à l'heure.
Dans cette configuration, si nous sommes en bas de l'écran, nous verrons l'étoile se rapprocher de nous. Donc un décalage vers le bleu avec une certaine vitesse correspondante à cette vitesse (comptons cette vitesse comme positive). Puis l'étoile se déplacera de la gauche vers la droite, et nous ne verrons aucune vitesse, car de notre point de vue, l'étoile se déplace de façon latérale (donc v=0).
Puis après nous serons dans le cas inverse de celui de la vidéo.
L'étoile s'éloignera de nous, donc nous percevrons une vitesse négative.
Enfin, l'étoile se déplacera de la droite vers la gauche (nous serons encore dans le cas v=0). Et la boucle sera bouclée, on recommence le cycle.

Le cycle comporte une phase avec v positif, puis la vitesse s'annule, devient négative, s'annule, redevient positive ... il est possible de montrer que l'on doit obtenir une sinusoïde.
Mais qu'est ce qui se passe si nous ne sommes pas dans le même plan que l'étoile et sa planète ?
Et bien rien; il n'y aura pas de différences, si ce n'est que les vitesses nous paraîtront plus faibles. Le cas extrême est celui ou l'on voit le bouzin par dessus. Alors dans ce cas, la détection est impossible car effet doppler ou non, l'étoile ne se déplace jamais vers nous; donc ne nous verrons jamais de variation de fréquence. Mais ce type de situation reste quand même assez marginal.

Bien, donc la théorie semble fonctionner comme sur des roulettes, mais je sens que vous voulez un peu de concret (bon, en fait j'ai deux ou trois trucs sous le coude et je crève d'envie de vous le montrer donc hop, c'est parti).
Voila le type de courbe de vitesse que l'on peut obtenir :


Les points noirs sont les points de mesure alors que la courbe noire est le meilleur "fit" obtenu avec ces points.

Bon alors c'est pas vraiment sinusoïdal, mais hé, l'orbite de la planète n'est pas forcément circulaire alors bon, on fait comme on peut. Enfin bon, voilà quand même un diagramme de vitesse radiale qui prouve qu'il y a une planète autour de l'astre en question. Mais par contre, pas de photos de la planète. Pas d'autres trucs plus croustillants qu'un pauvre diagramme ?
Bah non, désolé mais là on y peut rien, c'est la vie, faut faire avec. On sait qu'il y a une planète et puis c'est tout.

Quelle utilité alors ?
Savoir quelle est la proportion d'étoiles possédant une planète, comprendre un peu mieux les mécanismes de formation des planètes.
Ces détections sont de précieuses informations pour la théorie mais alors sinon, ça n'a aucun impact sur la vie de tous les jours. Parce que c'est ça aussi l'astrophysique: des tas de trucs vraiment passionnants mais qui resteront toujours parfaitement inutiles aux yeux de certains.

Il reste une chose à noter, c'est que cette technique, qui reste la meilleure à l'heure actuelle, permet de détecter principalement des planètes dont la masse est suffisamment importante pour faire varier la trajectoire de l'étoile. Donc la plupart des planètes détectées sont des planètes de la masse de Jupiter et assez proches de leur étoile (car plus les planètes sont proches, plus elles ont de l'influence sur leur astre). Ce type de planètes a d'ailleurs reçu le nom de "Jupiter show".
Marrant non ?

Toujours est-il que toutes ces nouvelles planètes nous ont fait changer d'avis sur le mécanisme de formation des planètes. Nous pensions qu'il y avait presque toujours des planètes telluriques (comme la Terre) proches de l'étoile puis des géantes gazeuse à des orbites éloignées. Mais les planètes détectées sont presque toutes des géantes gazeuses dont l'orbite est proche de l'étoile, ce qui contredit la première hypothèse. Au point que notre système solaire semble être une anomalie parmi les autres.
Une des explications pourrait être un phénomène de migration des géantes gazeuses.