Mon mémoire en 400 mots : Louis-Philippe Coulombe

Louis-Philippe Coulombe, étudiant à l’iREx à l’Université de Montréal, a soumis son mémoire au printemps 2021. Il résume ici le projet de recherche qu’il a mené dans le cadre de sa maîtrise.

La recherche sur l’atmosphère des exoplanètes inclut l’étude de l’abondance de certaines molécules et de certains éléments, le profil de température en fonction de l’altitude dans l’atmosphère ainsi que les différents processus atmosphériques, et ce, pour une grande variété d’exoplanètes. Ces informations nous permettent de mieux comprendre la formation et la diversité des planètes hors de notre Système solaire.

Schéma d’une exoplanète en orbite autour de son étoile à l’approche de l’éclipse secondaire. Crédit : Louis-Philippe Coulombe.

Comme les exoplanètes sont situées très loin de la Terre, il est impossible de voir leur surface, même avec les plus puissants télescopes à notre disposition. On traite donc souvent les exoplanètes comme des points de lumière ponctuels, en négligeant les variations de l’atmosphère qui sont présentes selon la longitude et la latitude. Il est néanmoins possible de traiter l’atmosphère d’une exoplanète comme un objet en trois dimensions en utilisant la cartographie d’éclipse secondaire. Cette méthode est basée sur des observations d’éclipses secondaires à plusieurs longueurs d’onde. L’éclipse secondaire d’une exoplanète correspond au moment où, de notre point de vue, l’exoplanète passe derrière son étoile. Alors que la planète commence à passer dernière son étoile, elle est occultée par sections, ce qui permet d’isoler la lumière émise par une section donnée de son atmosphère. En mesurant la quantité de lumière émise par chaque section individuelle, il est alors possible de faire une carte de l’atmosphère de l’exoplanète en fonction de la longitude et de la latitude. Les observations étant faites simultanément à plusieurs longueurs d’onde, on obtient ces caractéristiques atmosphériques en deux dimensions. Puisque l’on peut aussi déterminer la température dans l’atmosphère selon l’altitude, cela correspond effectivement à une carte en trois dimensions.

Dans le cadre de ma maîtrise, mon projet de recherche a porté sur le développement d’une méthode de simulation d’observations dans plusieurs longueurs d’onde du signal d’éclipse secondaire pour une atmosphère non uniforme. J’ai aussi développé une méthode pour obtenir la distribution atmosphérique à partir de ces observations. En particulier, j’ai simulé l’observation de Jupiters chaudes et ultra-chaudes avec le futur télescope spatial James Webb (JWST), dont la précision photométrique et le domaine de longueur d’onde permettront l’application de la méthode de cartographie d’éclipse secondaire à plusieurs longueurs d’onde. Mes travaux ont démontré qu’il est possible de mesurer la distribution de paramètres atmosphériques en fonction de la latitude et la longitude à partir d’un nombre relativement petit d’éclipses secondaires observées avec JWST.

Exoplanet phase curve

Analyse d’une exoplanète tout au long de son parcours autour de l’étoile. L’éclipse secondaire correspond au moment où la planète passe derrière celle-ci. Crédit : ESA.

Plus d’information

Louis-Philippe a fait sa maîtrise à l’Université de Montréal entre 2019 et 2021, sous la supervision de Björn Benneke. Son mémoire sera disponible sous peu.