Mon mémoire en 400 mots : Jonathan St-Antoine

Jonathan St-Antoine, étudiant de l’iREx à l’Université de Montréal, a terminé sa maîtrise en 2018. Il résume ici le principal projet qu’il a mené pendant ses études :

En 2020, le télescope spatial James Webb (JWST) sera lancé en orbite. Ce sera l’outil le plus puissant pour étudier l’univers lors de la prochaine décennie. Un des quatre instruments qu’il comprend est un imageur et spectrographe infrarouge sans fente appelé NIRISS, développé par une équipe de chercheurs canadiens menée par mon superviseur de maîtrise, René Doyon. NIRISS est l’instrument le plus prometteur du télescope spatial James Webb pour faire la caractérisation d’atmosphère d’exoplanètes. Si la géométrie d’un système planétaire fait en sorte qu’une ou plusieurs planètes transitent devant l’étoile le long de notre ligne de visée, la lumière de l’étoile diminue à chaque fois que la planète passe devant elle. Puisqu’une infime partie de la lumière est transmise par les couches supérieures de l’atmosphère de la planète, il est aussi possible de sonder son atmosphère avec une technique appelée spectroscopie de transit. Cette dernière est la méthode la plus raffinée dont nous disposons pour caractériser l’atmosphère d’une planète extrasolaire.

L’instrument NIRISS. Crédit: NASA/COMDEV.

Pendant ma maîtrise, j’ai développé le simulateur optique de NIRISS (NIRISS Optical Simulator; NOS), un montage optique en laboratoire conçu pour simuler un des modes d’observation de l’instrument canadien. Un transit d’exoplanète est simulé en éclipsant périodiquement une petite fraction (1 % à 10 parties par million – ppm) du signal d’une étoile artificielle, constituée d’une source laser continue qui émet dans la plage de longueurs d’onde comprise entre 0.7 μm et 2.9 μm, avec une cellule de verre remplie d’un composé chimique, le dichlorométhane. Le spectre du dichlorométhane ayant plusieurs raies d’absorption dans le proche infrarouge, l’effet net du transit de la cellule est analogue à celui d’une planète qui transite devant une étoile. Le NOS utilise un détecteur infrarouge et un contrôleur électronique similaires à ceux de l’instrument NIRISS. Cette nouvelle génération de détecteurs n’a jamais été utilisée dans l’espace. Le système nécessitent donc une caractérisation robuste afin de pouvoir être opéré à son plein potentiel dès le début de la mission du télescope. Les données produites en laboratoire avec le NOS ont été utilisées afin de raffiner les méthodes d’analyse, de caractériser le bruit dû aux vibrations du télescope, de caractériser les performances et limitations du détecteur et de développer des stratégies d’observation. Mon mémoire de maîtrise présente les divers problèmes rencontrés en chemin.

Plus d’information

Jonathan St-Antoine a fait sa maîtrise à l’Université de Montréal entre 2016 et 2018, après avoir complété un baccalauréat à l’Université Bishop’s. Son superviseur de maîtrise était René Doyon. Son mémoire sera disponible en ligne sous peu. Entre septembre 2016 et janvier 2018, en parallèle avec ses études, Jonathan a été un des opérateurs du télescope de l’Observatoire du Mont-Mégantic. Il a, en plus de son projet sur le NOS, contribué à l’élaboration d’un logiciel pour les opérations de la caméra PESTO. Depuis février 2018, Jonathan est un professionnel de recherche à l’Université de Montréal, travaillant entre autres sur les détecteurs du spectropolarimètre SPIRou.

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