Mon mémoire en 400 mots : Ariane Deslières

Ariane Deslières, étudiante à la maîtrise de l’iREx, a terminé sa maîtrise à l’Université de Montréal en 2023. Elle résume ici son projet de recherche.

Les astronomes ont dû faire preuve d’une grande ingéniosité afin de développer des techniques qui permettent la détection d’exoplanètes orbitant autour d’étoiles situées à des milliards de milliards de kilomètres de la Terre. La plupart de ces techniques, comme celle des vitesses radiales et du transit, sont dites indirectes car on n’étudie pas la planète directement, mais plutôt son effet sur l’étoile.

Dans le cas de la méthode des vitesses radiales, les astronomes commencent par décomposer la lumière de l’étoile pour en obtenir le spectre, c’est-à-dire la quantité de lumière reçue de l’étoile à chaque longueur d’onde (ou couleur). On mesure ensuite la variation de ce spectre dans le temps, qui peut indiquer la présence d’un compagnon planétaire. Toutefois, plusieurs autres facteurs influencent les variations lumineuses du spectre. L’un d’eux est lié à l’étoile elle-même. La photosphère, la couche externe visible d’une étoile, comprend des régions plus sombres appelées taches stellaires, causées par de forts champs magnétiques qui restreignent le déplacement de l’énergie vers la surface. Ces taches peuvent apparaître et disparaître au fil du temps en raison de processus internes dans l’étoile. Lorsque l’étoile tourne sur elle-même, les taches se déplacent, ce qui produit des variations dans le spectre de l’étoile. Ces variations sont très similaires à celles induites par la présence d’une exoplanète! C’est pourquoi bien comprendre l’activité stellaire en la modélisant est essentiel pour éviter les fausses détections quand on cherche des exoplanètes. Il existe plusieurs moyens d’étudier l’évolution de l’activité stellaire. Ces indicateurs d’activité peuvent être modélisés à l’aide d’outils mathématiques statistique. Une fois ce « modèle d’activité » obtenu, il est plus facile de distinguer si un signal est dû à la présence d’un compagnon ou à l’activité stellaire.

Dans le cadre de mon projet de maitrise, j’ai étudié l’étoile GL229 A, une petite étoile (une naine rouge) située à environ 19 années-lumière de la Terre, autour de laquelle orbite GL229 B, la première naine brune découverte par imagerie directe en 1995. À mi-chemin entre planètes géantes et étoiles de faible masse, les naines brunes n’ont la masse nécessaire pour déclencher la fusion nucléaire de l’hydrogène lors de leur formation. Le système GL229 a été observé par différents télescopes dotés d’instruments permettant d’obtenir des mesures de vitesses radiales. Ceci mena, en 2014 et 2020, à l’annonce de la détection de deux exoplanètes, GL229 A b et GL229 A c, dont les masses minimales seraient de 32 et 7 masses terrestres. Mon mémoire présente une nouvelle analyse des mesures de vitesses radiales obtenues avec HARPS, un spectrographe installé sur un télescope qui se trouve au Chili. En modélisant la pleine largeur à mi-hauteur avec des outils statistiques, il peut être démontré que les signaux précédemment identifiés comme d’origine planétaire correspondent en fait à des signaux d’activité stellaire, soit provenant de taches à la surface de l’étoile! Les exoplanètes annoncées n’existent donc pas!

Plus d’informations

Ariane a fait sa maitrise à l’Université de Montréal entre 2021 et 2023, sous la supervision de le directeur de l’iREx, René Doyon. Son mémoire Caractérisation des signaux d’activité stellaire dans le système multiplanétaire Gliese 229 est disponible sur Papyrus.