Spectrographe NIRPS

L’équipe de l’iREx est à la tête d’une collaboration internationale qui construit un spectromètre infrarouge appelé NIRPS. Cet instrument permettra, tout comme le spectromètre SPIRou, de détecter des exoplanètes autour des étoiles les plus froides. Pour ce faire, NIRPS va utiliser la méthode de « vitesse radiale » ou de vélocimétrie, l’une des méthodes les plus efficaces pour détecter et caractériser de nouveaux systèmes planétaires.

Dans les dernières années, la recherche d’exoplanètes s’est étendue à des étoiles très différentes du Soleil. Les naines rouges, qui ont une masse entre 10 et 50% de celle du Soleil, sont intéressantes, en particulier parce que la détection de planètes rocheuses tempérées, favorables à la vie telle qu’on la connaît, est plus aisée autour de ces étoiles. Toutefois, étant donné que ces objets sont plus froids que notre étoile, ils émettent la plupart de leur flux dans l’infrarouge. C’est donc dans l’infrarouge qu’on doit les observer pour mesurer avec précision leur vitesse afin d’étudier leurs planètes.

L’équipe de l’iREx a obtenu une subvention de la Fondation Canadienne de l’Innovation pour construire NIRPS. Son développement se fait dans le cadre d’une large collaboration internationale, qui inclue notamment l’Observatoire de Genève. L’équipe de Genève, qui opère HARPS, un spectromètre observant la lumière visible, est parmi les leaders mondiaux quant à la détection d’exoplanètes par la technique des vitesses radiales. Les travaux menés avec HARPS ont révolutionné notre compréhension des systèmes planétaires dans le voisinage du Soleil. C’est avec HARPS qu’on a réussi à obtenir pour la première fois des mesures en vitesse radiale avec une précision meilleure que 1 m/s (3,6 km/h), ce qui représente toujours la fine pointe de ce qui est possible dans le domaine.

NIRPS sera installé en 2019 au télescope de 3,6 m de La Silla (Chili). Ce télescope est opéré par l’ESO (European Southern Observatory), un organisme gérant divers observatoires au Chili, incluant les 4 télescopes géants constituant le VLT. NIRPS pourra opérer en parallèle avec l’instrument HARPS, qui se trouve déjà sur ce télescope depuis 10 ans. En permettant d’étendre les capacités de HARPS à l’infrarouge, NIRPS donnera aux équipes participant au projet des capacités uniques de suivi et de caractérisation d’exoplanètes. Consciente de l’importance stratégique de ce duo, l’ESO a accordé 740 nuits d’observation distribuées sur 5 ans à l’équipe de NIRPS.

Vue d'artiste de la naine rouge Gliese 581 et de ses planètes. Ce système, découvert à l'aide de HARPS, possède au moins trois planètes. Cette étoile est une des rares naines rouges suffisamment brillantes pour être observée avec HARPS. NIRPS permettra l'étude d'un beaucoup plus grand nombre de naines rouges.

Vue d’artiste de la naine rouge Gliese 581 et de ses planètes. Ce système, découvert à l’aide de HARPS, possède au moins trois planètes. Cette étoile est une des rares naines rouges suffisamment brillantes pour être observées avec HARPS. NIRPS permettra l’étude d’un nombre beaucoup plus grand de naines rouges. Crédits : ESO

Les grandes thématiques

NIRPS sera utilisé pour différents projets liés à la recherche d’exoplanètes. Les grands thèmes de recherche seront :

La recherche des planètes habitables les plus proches du Soleil

La majorité des étoiles de notre voisinage sont des naines rouges, et on ne connait pas encore toutes les planètes qu’elles abritent. NIRPS sera utilisé pour faire un relevé systématique des naines rouges les plus proches du Soleil et permettra de détecter des planètes comparables à la Terre dans la zone tempérée de ces étoiles. Étant donné que ces naines rouges sont tout près de nous, ces planètes pourraient être parmi les premières à être vues directement avec les grands télescopes à venir, dont le TMT et le E-ELT. La découverte récente d’une planète comparable à la Terre dans la zone habitable de notre plus proche voisine, Proxima du Centaure, laisse présager la découverte de nombreuses planètes comparables.

Le suivi des planètes en transit détectées par la mission TESS

En 2018, la NASA va lancer un petit satellite, TESS, qui visera à découvrir des exoplanètes par la méthode des transits, partout dans le ciel. Ce satellite va identifier des planètes passant devant leur étoile, mais ne permettra pas de mesurer leur masse ni de contraindre leurs propriétés. En mesurant l’effet de la planète sur son étoile, NIRPS va permettre d’obtenir une mesure de la masse des planètes identifiées par TESS et ainsi contraindre leur composition. Les planètes les plus semblables à la Terre pourront ensuite être étudiées plus en détails à l’aide de l’instrument NIRISS du télescope JWST.

L’équipe

  • iREx, Université de Montréal
  • Observatoire de Genève, Suisse
  • Université de Grenoble, France
  • Instituto de Astrofísica de Canarias, Espagne
  • Institut Herzberg d’Astrophysique du CNRC, Victoria, Canada
  • Université de Porto, Portugal
  • UFRN, IMT, Brésil