Mon mémoire en 400 mots : Frédéric Genest

Frédéric Genest, étudiant à l’iREx à l’Université de Montréal, a soumis son mémoire de maîtrise à la fin de l’année 2020. Il résume ici le projet de recherche qu’il a mené dans le cadre de sa maîtrise.

Il existe plusieurs méthodes nous permettant d’étudier les quelques milliers d’exoplanètes connues à l’heure actuelle. La majorité de ces planètes ont été détectées en transit, leur orbite les amène donc périodiquement à se positionner directement entre leur étoile et la Terre. Cela nous donne l’occasion de caractériser l’atmosphère de ces planètes, en étudiant comment cette fine couche de gaz absorbe la lumière de leur étoile. Des excès d’absorption à différentes longueurs d’onde peuvent indiquer la présence de certaines molécules dans l’atmosphère, comme l’eau, le dioxyde de carbone ou encore le méthane.

L’absorption par l’atmosphère de la planète est infime lorsqu’on la compare au rayonnement stellaire : on parle de diminutions fractionnelles de l’ordre d’une partie par millier ou moins. Pour caractériser une planète en transit, il nous faut donc une bonne connaissance de l’étoile et de son rayonnement afin bien isoler le signal de la planète.

Certains phénomènes peuvent compliquer cette tâche considérablement. C’est le cas notamment de l’activité stellaire, c’est-à-dire des taches sombres et brillantes qui parsèment la surface d’un grand nombre d’étoiles. Lorsqu’une planète transite une étoile avec des taches, la contribution relative des taches au rayonnement de l’étoile se retrouve modifiée. Le transit de la planète met les taches non occultées en évidence dans le spectre résultant. Ces taches étant plus froides ou plus chaudes que le reste de la surface, elles peuvent avoir des compositions chimiques différentes du reste de la surface de l’étoile. Le résultat final peut être, par exemple, une apparence d’absorption d’eau pendant le transit, attribuée à tort à l’atmosphère de la planète.

Le concept de spectroscopie de transit. Une partie de la lumière de l’étoile passe à travers l’atmosphère de la planète, révélant sa composition. Crédit : ESA/David Sing

Dans le cadre de mon mémoire, j’ai travaillé à modéliser cet effet le plus fidèlement possible pour des observations à basse résolution spectrale et à très haute résolution. À basse résolution, j’ai pu conclure que pour les étoiles les plus froides, l’activité stellaire peut assez facilement reproduire les signatures de l’atmosphère d’une planète de type terrestre. À haute résolution, j’ai démontré avec mes modèles qu’il est possible d’utiliser le mouvement orbital de la planète pendant un transit pour séparer les raies spectrales planétaires des raies liées à l’activité stellaire. Mes résultats apportent une nouvelle motivation pour obtenir des spectres de transit à haute résolution, par exemple avec SPIRou et NIRPS, pour les planètes dont la vitesse orbitale est suffisante.

Plus d’information

Frédéric a fait sa maîtrise à l’Université de Montréal entre 2018 et 2020, après avoir complété un baccalauréat en mathématiques et physique à l’Université McGill. Son superviseur mémoire est David Lafrenière. Son mémoire, sera disponible sous peu sur Papyrus.