Ma thèse en 400 mots : Michael Radica

Michael Radica, doctorant à l’IREx, a récemment complété son doctorat à l’Université de Montréal. Il résume ici son projet de recherche.

Pour comprendre la place de notre propre Système solaire dans le contexte de la population plus large des exoplanètes, il est d’abord essentiel de comprendre la diversité des exoplanètes elles-mêmes. Ces dernières années, la spectroscopie à basse résolution est devenue l’outil de choix pour sonder les atmosphères des exoplanètes et pour comprendre la physique et la chimie qui régissent leur formation et leur évolution. Au cours de mon doctorat, j’ai contribué à l’étude de l’atmosphères d’une grande variété d’exoplanètes réalisées avec le télescope spatial James Webb (JWST). J’ai également conçu des outils qui sont maintenant largement utilisés pour analyser les observations de l’instrument canadien NIRISS en mode SOSS – l’un des principaux modes pour étudier les exoplanètes avec ce télescope.

Ma thèse comprend trois études. La première présente l’une des toutes premières observations d’exoplanètes avec le mode SOSS de NIRISS. Ces observations de transit de la saturne chaude WASP-96 b montrent la signature de molécules d’eau et d’atomes de potassium, en quantités à peu près équivalentes à celles qu’on retrouve dans le Soleil. Nous observons également une signature intéressante, qui pourrait indiquer qu’un phénomène similaire à celui qui rend le ciel bleu, la diffusion Rayleigh par de petites particules d’aérosol, se produit également dans l’atmosphère de cette planète géante.

Ensuite, j’ai présenté le spectre en transmission de exoplanète ultra-chaude LTT 9779 b, obtenu dans l’infrarouge proche, encore une fois avec NIRISS et son mode SOSS. Cette planète se trouve dans ce que les astronomes appellent le « désert de Neptune chaud », car il existe très peu d’exoplanètes connues de cette taille qui soient aussi proches de leur étoile. C’est la seule planète connue du désert de Neptune chaud à avoir conservé une atmosphère composée d’hydrogène et d’hélium. Ces gaz légers qui sont habituellement perdus dans l’espace en raison du rayonnement intense de l’étoile hôte. Nos observations nous permettent de conclure que la planète possède une atmosphère nuageuse à la transition entre le côté jour et le côté nuit. La composition de l’atmosphère semble également riche en éléments plus lourds. Nous supposons que ces nuages peuvent faire partie d’une boucle de rétroaction qui diminue l’efficacité de la perte d’atmosphère, et aide LTT 9779 b à conserver son atmosphère.

Pour la troisième et dernière étude, nous avons à nouveau étudié LTT 9779 b, cette fois-ci étudié son spectre, de l’ultraviolet à l’infrarouge, obtenu lorsque la planète disparaît derrière son étoile. En combinant les observations de NIRISS/SOSS avec des données d’archives et des observations inédites dans l’ultraviolet du télescope spatial Hubble, nous concluons que les nuages de LTT 9779 b sont composés de molécules d’enstatite (MgSiO3) très réfléchissants. Nous confirmons également que la température sur l’hémisphère faisant face à l’étoile diminue à mesure que l’on s’élève dans l’atmosphère. Nous comparons ensuite LTT 9779 b à d’autres jupiters ultra-chaudes, faisant ainsi les premiers pas pour réconcilier cette planète inhabituelle avec la population plus large des mondes ultra-chauds.

Ces travaux, ainsi que la vingtaine d’autres auxquels j’ai contribué pendant mon doctorat, démontrent les capacités inégalées du télescope Webb pour la caractérisation des atmosphères d’exoplanètes. Chaque nouvelle observation nous rapproche un peu plus de la découverte des origines de la diversité des exoplanètes, ainsi que des différences et similitudes fondamentales entre les différentes « classes » de planètes. En conséquence, la prochaine décennie sera certainement l’une des plus transformatrices dans l’histoire de la science exoplanétaire.

Pour en savoir plus

Michael a obtenu son doctorat à l’Université de Montréal entre 2019 et 2024, sous la supervision du professeur David Lafrenière de l’IREx. Sa thèse sera bientôt disponible sur Papyrus.