Mon mémoire en 400 mots: Benjamin Leblanc

Benjamin Leblanc. (Crédit: Photo de courtoisie)

Benjamin Leblanc, étudiant à l’iREx à l’Université Bishop’s, a soumis son mémoire de maîtrise à la fin de l’année 2021. Il résume ici le projet de recherche qu’il a mené dans le cadre de sa maîtrise.

La sismologie est utilisée depuis le milieu du 20e siècle pour déterminer la structure interne de la Terre. Cette stratégie, qui exploite les oscillations sismiques pour déterminer l’intérieur d’un objet, a été étendue au Soleil (héliosismologie) et aux autres étoiles (astérosismologie). À partir de la fin du 20e siècle, les théoriciens ont tenté d’appliquer la méthode aux planètes géantes. Il y a eu des tentatives pour observer les oscillations sismiques de l’intérieur des planètes géantes de notre Système solaire, toutefois sans résultat concluant.

La sismologie pourrait permettre d’en apprendre plus sur la structure intérieure des planètes géantes, qui fait l’objet de débats depuis des décennies. Les modèles basés sur les observations du champ gravitationnel (réalisées par la mission Juno) et de la composition chimique (avec la mission Galileo) indiquent une structure intérieure inhomogène pour Jupiter, Saturne et Neptune. Toutefois, alors qu’on sait que la Terre possède un noyau, un manteau et une croûte, l’organisation et la composition des couches des planètes géantes restent encore un mystère.

Deux modèles possibles pour la composition de Jupiter et Saturne. En haut, un modèle avec un coeur dilué, en bas, un modèle avec un coeur compact. Source : extrait d’une figure tirée de l’article Mandt & al. (2020) Tracing the Origins of the Ice Giants Through Noble Gas Isotopic Composition. Space Science Reviews. 216. 10.1007/s11214-020-00723-5.

Le nombre et la variété des modèles qui tentent de reproduire les planètes géantes ont considérablement augmenté. Dans cette thèse, nous générons des modèles pour trois planètes géantes du Système solaire (Jupiter, Saturne et Neptune), avec diverses structures intérieures, en utilisant un code d’évolution stellaire open-source appelé Modules for Experiments in Astrophysics (MESA). L’objectif est d’analyser les modèles sismiques – des modèles démontrant les caractéristiques de la sismologie de la planète – qui résultent de ces modèles. En particulier, nous avons fait varier les masses et les densités des noyaux des planètes pour observer l’effet de ces variables sur les modèles sismiques. Nous avons ensuite produit des observations simulées, qui imitent les données que nous obtiendrions en observant les planètes à l’aide de SPIRou (SPectropolarimètre InfraROUge), un instrument installé sur le télescope Canada-France-Hawaii. Après avoir généré des observations de 30s d’exposition, nous avons tenté d’extraire les fréquences injectées et de les comparer à nos modèles sismiques.

Ce travail est essentiel pour ouvrir la voie à de futures observations visant à déterminer la structure intérieure des géantes du système solaire, ce qui, en retour, pourrait conduire à une meilleure compréhension de l’histoire de leur formation.