Ma thèse en 400 mots : Anne Boucher

Anne Boucher, étudiante à l’iREx à l’Université de Montréal, a soumis sa thèse de doctorat au printemps 2022. Elle résume ici le projet de recherche qu’elle a mené dans le cadre de son doctorat.

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Pendant mon doctorat, je me suis intéressée aux exoplanètes géantes gazeuses qui se trouvent très près de leur étoile. On appelle ces planètes des Jupiters chaudes ou des sous-Saturnes chaudes. Pour étudier leur atmosphère, j’ai utilisé la méthode de spectroscopie de transmission, qui fonctionne comme suit: lorsque la planète transite (qu’elle passe devant son étoile), une partie de la lumière de l’étoile traverse l’atmosphère de la planète et y laisse son empreinte, qu’on peut capter en prenant son spectre avec nos télescopes. Cela permet d’en savoir plus sur les gaz présents dans l’atmosphère des planètes, et nous donne beaucoup d’informations sur comment elles se sont formées et ont évoluées. J’ai principalement utilisé les données de SPIRou, un instrument qui est installé au télescope Canada-France-Hawaii et qui permet de prendre des spectres très détaillés (à haute résolution).

Pour écrire et tester les codes informatiques qui permettent d’analyser les données et d’en extraire les informations, j’ai d’abord observé une des exoplanètes les plus étudiées, la Jupiter chaude HD 189733 b. On a pu constater qu’il y a de la vapeur d’eau, sans doute de forts vents et très peu de nuages sur cette planète. Puisque ces résultats sont cohérents avec ce que d’autres ont découverts avant nous, cela a confirmé que notre méthode fonctionnait.

Représentation artistique de l’exoplanète HD 189733 b, crédit :  NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

Ensuite, j’ai étudié WASP-127 b, une exoplanète très peu dense (moins massive, mais beaucoup plus grosse que Saturne) qui orbite une étoile très vieille. Récemment, une autre équipe d’astronomes a étudié cette planète avec les télescopes spatiaux Hubble (HST) et Spitzer, mais ils n’ont pas réussi à savoir si cette planète avait peu de monoxyde de carbone (CO) ou beaucoup de CO, ce qui a limité leur capacité à déterminer comment elle s’est formée. Grâce aux données SPIRou, nous avons non seulement confirmé la présence d’eau dans l’atmosphère de la planète, mais également appris qu’il y a très peu de CO. Cela est plutôt étonnant, parce que si cette planète s’était formée comme on pense et que les gaz dans son atmosphère étaient en équilibre, elle devrait avoir beaucoup de CO. La seule façon d’expliquer ces résultats est de faire appel à des scénarios de formation plus complexes, qui tiennent compte de manière plus réaliste de comment l’environnement au sein duquel les planètes se forment varie dans le temps. 

Grâce à ces travaux, nous avons développé notre expertise avec la méthode de spectroscopie de transit à haute résolution dans l’infrarouge proche à l’Université de Montréal, notamment avec SPIRou, permettant ainsi d’explorer l’atmosphère des Jupiters et sous-Saturnes chaudes. L’étude de WASP-127b, la première qui combine des données à haute et faible résolution en transit, a permis d’obtenir des contraintes beaucoup plus précises sur les paramètres atmosphériques comme la composition chimique et l’altitude des nuages. Cette méthode s’avère un outil très puissant pour l’étude des atmosphères d’exoplanètes et le sera encore plus avec les capacités révolutionnaires du télescope spatial James Webb.

 

Plus d’information

Anne a fait son doctorat à l’Université de Montréal entre 2016 et 2022, sous la supervision de David Lafrenière. Sa thèse sera disponible sous peu.