Annonce des demandes de temps sélectionnées pour le cycle 3 du JWST

Au total, 1931 demandes de temps ont été soumises pour le cycle 3 du programme des observateurs généraux (GO) du télescope spatial James Webb (JWST), demandant un total de 48 800 heures d’observation…. Il s’agit d’un record pour tout télescope ou observatoire, qu’il soit dans l’espace ou au sol ! Les 253 demandes retenues ont finalement été annoncées par le Space Telescope Science Institute (STScI) le 29 février 2024, se partageant environ 5 500 heures d’observation de juillet 2024 à juin 2025. Le taux de surabonnement du Cycle 3 était de 9 pour 1, ce qui signifie que pour 9 demandes reçues, une seule s’est vue accorder du temps d’observation. Cela témoigne de l’engagement de la communauté internationale à l’égard du JWST et de ses performances impressionnantes au cours des deux premières années de son exploitation scientifique.

Malgré la forte concurrence, des demandes menées par des astronomes de nombreuses institutions canadiennes ont été sélectionnées lors du concours du Cycle 3, pour un total de près de 263 heures accordées à des chercheurs principaux (PI, pour Principal Investigator) canadiens. Il s’agit d’une augmentation de 30 % par rapport aux résultats du Cycle 2 précédent ! Fidèles à eux-mêmes, les chercheurs de l’iREx ont obtenu près de la moitié de ces heures canadiennes pour un total de plus de 120 heures dirigées par des PIs de l’iREx. En plus de ces 4 programmes avec des PIs de l’iREx, Loïc Albert de l’iREx est également co-PI sur une proposition de 6,3 heures utilisant l’instrument MIRI.

Apprenez-en plus sur les programmes JWST du Cycle 3 des chercheurs de l’iREx ici :

Loïc Albert, chercheur à l’iREx et scientifique de l’instrument NIRISS.

Programme 4857: Confirmation of Planetary Companions to White Dwarf Stars
PI: Fergal Mullaly (Orbital Insight)
Co-PIs: Loïc Albert (iREx/UdeM), Susan Mullaly (STScI)
Temps obtenu: 6.33h avec l’instrument MIRI/imagerie
Résumé: Plusieurs programmes d’observation du JWST ont déjà tenté d’étudier les exoplanètes autour de naines blanches et autres cadavres stellaires. Cette demande de temps vise à utiliser l’instrument MIRI en mode imagerie pour confirmer l’existence de deux planètes potentielles de type Jupiter en orbite autour de naines blanches. L’équipe espère vérifier le mouvement des exoplanètes par rapport aux naines blanches, ce qui indiquerait qu’il s’agit de véritables compagnons. Les premières observations du Cycle 1 du JWST ont permis d’identifier ces compagnons, qui semblent avoir une masse de 1 à 5 fois supérieure à celle de Jupiter. Compte tenu de leur proximité avec les naines blanches, il y a moins de 2 % de chances qu’il s’agisse de galaxies d’arrière-plan, mais une seconde image est nécessaire pour confirmer leur nature. Si leur nature est confirmée, il s’agirait des premiers véritables analogues de Jupiter découverts autour d’autres étoiles, similaires en masse, en distance de leur étoile et en âge à la plus grosse planète de notre Système solaire. Leur luminosité permettra une analyse spectroscopique de leur atmosphère, ce qui permettra à l’équipe de tester différents modèles atmosphériques. Si les compagnons sont des sources d’arrière-plan, cela remettra en cause l’idée que les planètes sont le moteur de l’accrétion des métaux dans les naines blanches. En revanche, la confirmation que les planètes sont de véritables compagnons viendrait étayer cette théorie et suggérerait que de tels systèmes sont courants dans notre Galaxie.

Joost Wardenier, boursier postdoctoral Trottier à l’iREx.

Programme 5268: Around the world in less than two days: observing the spectral phase curve of an ultra-hot Jupiter with JWST/NIRSpec
PI: Joost Wardenier (iREx/UdeM)
co-PI: Thea Hood (IRAP)
Temps obtenu: 59.44h avec l’instrument NIRSpec/BOTS
Résumé: Ce programme vise à observer la courbe de phase complète de la Jupiter ultra-chaude (UHJ) WASP-76 b à l’aide de l’instrument NIRSpec à bord du JWST. WASP-76 b est l’une des exoplanètes les plus étudiées, observée par au moins huit instruments au sol. De nombreux atomes et molécules différents ont déjà été détectés dans son atmosphère grâce aux données dans le spectre visible de la lumière. En combinant ces données avec les mesures infrarouges du JWST d’éléments tels que le carbone, l’oxygène et l’hydrogène, cette équipe pourra découvrir l’historique de la formation de cette exoplanète avec un niveau de détails sans précédent. Les UHJ ont des structures 3D complexes, avec des différences de température et de composition chimique importantes entre leur côté jour et leur côté nuit. L’utilisation de modèles 1D peut mener à des résultats inexacts. Il est donc nécessaire de mesurer la température et la couverture nuageuse de la planète en 3D. L’approche globale proposée permettra d’affiner notre compréhension des précédentes observations au sol. L’observation de la courbe de phase complète de WASP-76 b avec une haute résolution spectrale fournira une image complète de la température et de la chimie de son atmosphère, couvrant toutes les molécules volatiles clés.

Michael Radica, doctorant à l’iREx

Programme 5844: Starspots, Hazes, and Disequilibrium Chemistry: A Deep Dive into the Atmosphere of HAT-P-18 b
PI: Michael Radica (iREx/UdeM)
Temps obtenu: 16.4h avec les instruments MIRI/LRS et NIRSpec/BOTS
Résumé: De nombreux résultats de caractérisation de l’atmosphère d’exoplanètes utilisant le JWST ont jusqu’à présent été confrontés au défi de la contamination par l’activité de l’étoile hôte. Les analyses précédentes des données de transit NIRISS du JWST pour la planète HAT-P-18 b ont produit des résultats variables concernant la façon dont la photosphère inhomogène de l’étoile affecte le spectre de transmission, conduisant à des conclusions très différentes sur la composition atmosphérique de la planète. Cette proposition permettra d’observer deux transits supplémentaires de HAT-P-18 b avec les instruments NIRSpec et MIRI afin de créer un spectre de transmission complet couvrant une gamme de longueurs d’onde allant de 0,6 à 12 microns. En utilisant toutes les capacités du JWST, l’équipe vise à distinguer les atmosphères façonnées par les brumes des hétérogénéités à la surface de l’étoile hôte. Cette étude permettra d’améliorer notre interprétation des spectres de transmission d’autres planètes présentant des brumes de diffusion et de compléter l’inventaire chimique de l’atmosphère de HAT-P-18b. Elle devrait également nous éclairer sur l’historique de la formation de la planète et sur les processus de déséquilibre qui influencent son évolution.

Pierre-Alexis Roy, doctorant à l’iREx.

Programme 5967: Exploring the desert: Thermal characterization of an exposed planetary core
PI: Pierre-Alexis Roy (iREx/UdeM)
Co-PI: Björn Benneke (iREx/UdeM)
Temps obtenu: 21.36h avec l’instrument NIRSpec/BOTS
Résumé: Les scientifiques ont récemment découvert une poignée d’exoplanètes ultra-denses et chaudes de type sous-Neptune, bien que ce type de planète soit assez rare (et donc considéré comme faisant partie d’un régime appelé le « désert de Neptunes chaudes »). On pense que ces sous-Neptune sont les noyaux exposés des planètes géantes gazeuses comme Jupiter, ce qui offre une chance unique de les étudier directement. Ce programme propose d’étudier la sous-Neptune TOI-849 b à l’aide de l’instrument NIRSpec du JWST. En observant trois de ses éclipses secondaires, l’équipe vise à mesurer la température du côté jour de la planète, la distribution de la chaleur et la composition de l’atmosphère, y compris sa teneur en eau et en dioxyde de carbone. Ces observations nous aideront à comprendre le contenu métallique et le ratio carbone/oxygène de l’atmosphère de TOI-849 b. Cela permettra de confirmer s’il s’agit d’un noyau de planète exposé ou non et de révéler des détails sur sa formation. Cette étude permettra non seulement de faire progresser nos connaissances sur les sous-Neptunes, mais aussi de comprendre comment se forment les planètes, en nous donnant un aperçu direct d’un noyau planétaire primordial.

Björn Benneke, professeur à l’iREx.

Programme 6457: Thermal emission of a cool, potentially volcanically active exo-Earth
PI: Björn Benneke (iREx/UdeM)
Temps obtenu: 23.15h avec l’instrument MIRI/imagerie
Résumé: Les planètes rocheuses semblent courantes dans l’Univers, mais le mystère demeure quant à la présence d’une atmosphère sur nombre d’entre elles. Pour mieux comprendre cela, il faut disposer de données plus concrètes sur la façon dont ces atmosphères se forment, évoluent et survivent. Cette proposition prévoit d’étudier l’exo-Terre froide récemment découverte, LP 791-18 d, afin de déterminer si elle possède une atmosphère. LP 791-18 d est en orbite autour d’une étoile naine de type M6 voisine, et les données indiquent qu’elle présente une activité volcanique similaire à celle de Io, une des lunes galiléennes de Jupiter. Cette activité volcanique pourrait continuer à alimenter son atmosphère. L’équipe observera l’émission thermique dans le moyen-infrarouge de la planète à l’aide de l’instrument MIRI du JWST afin de vérifier la présence d’une atmosphère. Les observations permettront de distinguer une planète rocheuse nue d’une planète dotée d’une atmosphère riche en dioxyde de carbone, même si elle présente d’épais nuages comme Vénus. Si l’équipe trouve une atmosphère, cela prouverait que les planètes rocheuses et froides autour d’étoiles de type naines M peuvent en avoir une, ce qui encouragerait la poursuite des études sur les atmosphères de ce type de planètes.

De nombreux autres programmes GO du Cycle 3 du JWST seront soutenus par des chercheurs canadiens et de l’iREx en tant que co-chercheurs. Pour voir tous les programmes GO sélectionnés, consultez le site web de STScI. Félicitations à tous les astronomes qui ont obtenu du temps, ainsi qu’à tous les astronomes qui ont soumis des demandes !

Le prochain appel pour des demandes de temps pour le Cycle 4 du programme GO du JWST est attendu le 1er août 2024 avec une date limite de soumission fixée au 16 octobre 2024.