C'est ainsi, en particulier, que les astronomes suisses Michel Mayor et Didier Quéloz sont parvenus à débusquer pour la première fois, en 1995, une planète tournant autour d'une étoile du type du Soleil. En 1994, ils ont commencé à suivre un échantillon de 142 étoiles, de caractéristiques proches de celles du Soleil et connues pour ne pas être des étoiles doubles ou multiples. Leur méthode consistait à mesurer la vitesse radiale de certaines de ces étoiles au cours d'une nuit, puis quelques nuits ou quelques semaines plus tard pour voir si elle avait varié. Après seulement quelques mois, ils eurent la surprise de découvrir une variation de la vitesse radiale de l'étoile 51 Pegasi – visible à l'œil nu dans la constellation de Pégase –, avec une amplitude de l'ordre de 50 m/s et une période de 4,2 jours. Plusieurs interprétations du phénomène étaient possibles : l'étoile pouvait puiser, avoir des taches qui tournaient, ou bien être effectivement accompagnée d'une planète. Des observations ultérieures ont permis de confirmer la validité de cette dernière hypothèse. La masse de cette planète a pu être calculée, à une incertitude près liée à l'inclinaison du plan orbital : sa valeur est voisine de la moitié de celle de Jupiter.

Les transits planétaires

Une autre méthode de détection des planètes extrasolaires consiste à tenter de déceler leur passage sur le disque de leur étoile, phénomène appelé « transit planétaire ». Supposons que la planète décrive une orbite telle que celle-ci soit visible de la Terre exactement « par la tranche ». À chaque révolution, la planète passe donc devant son étoile et l'obscurcit très légèrement pendant plusieurs heures. Si l'on parvient à la détecter, cette très faible baisse de luminosité périodique de l'étoile trahit la présence de la planète.

Simple dans son principe, cette technique se heurte néanmoins à deux difficultés. D'une part, la probabilité pour que le plan de l'orbite de la planète offre une orientation favorable est a priori faible. D'autre part, avec des planètes disposées comme dans le système solaire, le phénomène d'occultation est relativement rare : il ne survient qu'une fois par an pour une planète dont l'orbite est analogue à celle de la Terre et une fois tous les onze ans pour une planète dont l'orbite est analogue à celle de Jupiter ! Pour avoir quelques chances de succès, il faut donc suivre très soigneusement, de façon continue, pendant des mois, l'éclat de plusieurs milliers d'étoiles. Plusieurs satellites vont s'y employer dans les prochaines années, avec pour objectif la détection de planètes d'une taille comparable à celle de la Terre. Ainsi COROT (COnvection, ROtation et Transits planétaires), réalisé sous maîtrise d'œuvre française, dont le lancement est prévu en 2004 pour une mission de trois ans, consacrera la moitié de son temps d'observation à cette tâche ; il scrutera au moins cinq champs stellaires, représentant quelque 60 000 étoiles, et l'on s'attend à ce qu'il détecte quelques dizaines de planètes. Ce sera le précurseur d'une mission européenne beaucoup plus ambitieuse, Eddington, qui pourrait être lancée vers 2010 et dont on espère qu'elle permettra la détection d'une centaine de planètes. Une moisson comparable est attendue du satellite américain Kepler, vers 2008.

Autres techniques de détection possibles

On peut également chercher à déceler la présence d'une ou de plusieurs planètes autour d'une étoile par la perturbation que provoquent ces planètes dans la distance de l'étoile à la Terre. Supposons qu'il y ait sur l'étoile une horloge précise et stable qui émet des signaux dans l'espace. Comme ces signaux ne se propagent pas instantanément, mais à une vitesse finie, un observateur situé sur la Terre les recevra périodiquement avec un certain retard. Celui-ci, proportionnel à la distance parcourue par le signal, varie selon la position de la planète sur son orbite, et il est mesurable. Il reste à trouver l'équivalent d'une horloge sur une étoile : les pulsars, résidus de l'explosion d'étoiles massives, à la fin de leur vie, se manifestent par des impulsions de rayonnement très régulières pouvant jouer ce rôle. Cette méthode a permis de mettre en évidence des planètes autour de deux pulsars. Cette découverte pose d'ailleurs un défi théorique intéressant : si ces planètes se sont formées au début de l'histoire de l'étoile, comment ont-elles pu survivre à son explosion ? Et sinon, comment des planètes ont-elles pu se former autour du résidu de l'étoile qui a explosé ?