Mon mémoire en 400 mots : Timothy Hallatt

Timothy Hallatt, étudiant à l’iREx à l’Université McGill, a soumis son mémoire à l’été 2021. Il résume ici le projet de recherche qu’il a mené dans le cadre de sa maîtrise.

Une véritable révolution a eu lieu dans la dernière décennie dans le domaine de l’étude des exoplanètes. Avec la découverte de plus de 4000 planètes par le télescope spatial Kepler (2009-2018), nous savons maintenant que les planètes ont une variété étonnante de tailles et de caractéristiques. En particulier, les « petites » planètes (qui font environ 1 à 4 fois le rayon de la Terre et quelques fois sa masse) et les « grosses » planètes (plus grandes que 4 fois le rayon terrestre et plus massives qu’environ 5 fois sa masse) présentent des différences frappantes. D’abord dans leur prévalence globale dans la galaxie, c’est-à-dire le nombre de petites planètes par rapport aux grosses planètes par étoile. Ensuite, dans la distribution de leur période orbitale, qui dépend de leur distance à leur étoile hôte (par exemple, la distance orbitale de la Terre donne une période d’un an). Les petites planètes abondent dans la galaxie, et se trouvent à une variété de périodes orbitales inférieures à ~1 an ; les grandes planètes sont 10x plus rares, et sont plus susceptibles d’être trouvées à de grandes périodes qu’à de petites. Ces différences suggèrent des modes de formation ou d’évolution différents. Les distributions de périodes fournissent des indications sur les différents mécanismes qui peuvent être responsables. En m’appuyant sur des travaux antérieurs portant sur l’origine des petites planètes, je me suis concentré pendant ma maîtrise sur la distribution des périodes des grosses planètes, et ce que cette distribution permet de déduire pour les théories de formation et d’évolution de ces planètes.

Représentation artistique d’une exoplanète de type sous-Saturne. Crédit : NASA’s Goddard Space Flight Center/Francis Reddy.

Dans l’un de mes projets de maîtrise, nous avons proposé et testé une nouvelle hypothèse pour l’évolution des petites cousines des planètes géantes, les « sous-Saturnes ». Ces planètes ont des masses entre 5 et 50 masses terrestres, et sont plus fréquentes pour de grandes périodes orbitales (jusqu’à au moins des périodes d’un an). Notre hypothèse, c’est que ces planètes sont moins fréquentes à petites périodes orbitales à cause de pertes de masse atmosphérique extrêmes qui ont lieu près de l’étoile, qui peuvent transformer ces planètes en petites planètes rocheuses. Notre théorie nous permet de déduire les propriétés fondamentales de la structure planétaire de toute la population des sous-Saturnes, et nos résultats sont en accord avec les estimations théoriques et observationnelles indépendantes. Il s’agit de la première explication de la distribution des périodes de ces planètes, et ces preuves corroborantes suggèrent que notre théorie pourrait bien être exacte. Nous avons également fait plusieurs prédictions observationnelles sur la façon dont cette population de planètes devrait évoluer autour de différents types d’étoiles, et celles-ci pourront être utilisées pour tester notre hypothèse dans un avenir proche.

Travailler sur ces projets a été très amusant. Je suis très enthousiaste et reconnaissante de pouvoir poursuivre mon doctorat. Vers l’infini et plus loin encore !

Plus d’information

Timothy a fait son doctorat à l’Université McGill entre 2017 et 2021, sous la supervision de Eve Lee de l’Université McGill. Son mémoire sera disponible sous peu. Les articles qu’il a publiés pendant ses études peuvent être consultés ici :