Mon mémoire en 400 mots – Érika Le Bourdais - Institut Trottier de recherche sur les exoplanètes

Érika Le Bourdais, étudiante à la maîtrise à l’iREx, a récemment terminé sa maîtrise à l’Université de Montréal. Elle résume ici son projet de recherche.

Dans environ cinq milliards d’années, le Soleil épuisera toutes ses ressources et expulsera toutes ses couches extérieures. Le cadavre qui restera s’appelle une étoile naine blanche. Les naines blanches ont à peu près la moitié de la masse du Soleil contenu dans le volume de la Terre. Ce sont donc des objets très denses ! On y observe normalement soit de l’hydrogène, soit de l’hélium. On y trouve souvent des métaux aussi, ce qui nous indique qu’un système planétaire a déjà existé autour de ces naines blanches. Les restant du système planétaire qui a autrefois orbité ces étoiles se font engloutir dans l’atmosphère de l’étoile à cause de sa forte gravité.

Cette illustration d’artiste représente une étoile naine blanche entourée d’un disque de débris. Crédit photo : NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

L’étude de la composition chimique des étoiles naines blanches nous permet d’en apprendre beaucoup sur les systèmes planétaires en fin de vie, mais surtout sur leur composition. En effet, les méthodes traditionnelles de détection des exoplanètes ne nous permettent pas de savoir de quoi les exoplanètes sont composées à l’intérieur. C’est pourquoi mon domaine est très utile pour mes collègues à l’iREx !

Pendant ma maîtrise, j’ai étudié de façon très détaillée la composition chimique de l’étoile naine blanche WD 1145+017. Cette étoile est vraiment spéciale, car elle possède un disque de débris d’astéroïdes en orbite autour d’elle. Ses énormes débris produisent des transits — périodes pendant lesquelles ils passent devant l’étoile — jusqu’à cinq fois plus profonds que ceux des exoplanètes ! La forme unique des transits nous permet de savoir qu’il y a plusieurs morceaux d’astéroïdes et que certains d’entre eux ont une queue comme les comètes. En plus, la forme des transits change dans le temps, ce qui nous indique que ces morceaux se désintègrent, au point où les transits ont disparu il y a quelques années ! Certains astronomes pensent que cette variation dans le disque est peut-être due à un mécanisme similaire à celui derrière la formation des lunes de Saturne.

Mon travail a été d’étudier la composition du disque pour comprendre comment ce dernier impacte la composition chimique observée dans l’atmosphère de l’étoile. On voulait reproduire la contamination du disque pour ensuite la soustraire de la lumière de l’étoile afin d’obtenir la composition réelle de WD 1145+017. J’ai découvert que le disque pouvait nous faire détecter dix fois plus de métaux dans l’atmosphère de ce cadavre stellaire. Cette découverte est importante car elle nous apprend que la présence d’un disque de débris peut avoir un impact important sur notre capacité à caractériser l’abondance réelle de différents éléments dans l’étoile. Si nous avons la mauvaise composition chimique, nous pouvons penser qu’il existe des astéroïdes beaucoup plus exotiques qu’ils ne le sont en réalité et faire de fausses suppositions sur les systèmes planétaires dans l’univers.