Mon mémoire en 400 mots : Kim Morel

Kim Morel, étudiante à la maîtrise à l’IREx, a récemment terminé sa maîtrise à l’Université de Montréal. Elle résume ici son projet de recherche.

Lorsqu’une exoplanète passe derrière son étoile au cours de son orbite, le flux total qu’on reçoit diminue, car l’étoile bloque la lumière provenant de la planète durant cet instant. C’est ce qu’on appelle une éclipse secondaire. En observant cette faible diminution de brillance, il est possible d’étudier le rayonnement intrinsèque de la planète (son « émission thermique ») et la lumière stellaire qu’elle réfléchit. En décomposant la lumière observée sous ses différentes longueurs d’onde, c’est-à-dire ses différentes couleurs, on peut également recueillir de précieuses informations sur l’atmosphère de l’exoplanète.

Pendant ma maitrise, j’ai tenté de mieux comprendre l’atmosphère de la jupiter chaude WASP-80 b en utilisant des observations d’éclipse secondaire obtenues avec l’instrument NIRISS à bord du télescope spatial James Webb. Les jupiters chaudes sont des géantes gazeuses ayant des températures élevées dues à leur grande proximité de leur étoile. Cette proximité fait aussi en sorte que leur période de rotation est synchronisée avec leur période orbitale, et que c’est toujours le même côté qui fait face à l’étoile. Juste avant l’éclipse secondaire, c’est justement ce « côté jour » que l’on observe.

En étudiant l’émission thermique de ces exoplanètes, on peut étudier comment la température varie en fonction de l’altitude dans leur atmosphère (du côté jour) et aussi déterminer la composition de cette dernière. L’étude de leur lumière réfléchie, quant à elle, permet de savoir si des aérosols, c’est-à-dire des nuages ou de la brume, sont présents dans l’atmosphère, car ce sont eux qui réfléchissent la lumière. Les aérosols, en réfléchissant une partie de la lumière qui provient de l’étoile, empêchent que l’énergie contenue dans ce rayonnement pénètre l’atmosphère de la planète. Ils peuvent ainsi affecter la quantité d’énergie que reçoit une planète, et en retour, sa température d’équilibre.

Pour WASP-80 b, nous avons pu déterminer qu’une partie de la lumière stellaire est réfléchie, car nous détectons un flux lumineux à des longueurs d’onde où son émission thermique est négligeable. En comparant la quantité de lumière réfléchie en fonction de la longueur d’onde avec des modèles de réflexion par des nuages, nous avons déterminé que des nuages de chrome ou de sulfure de sodium pourraient se trouver dans son atmosphère. De plus, notre mesure du flux réfléchi combinée à notre mesure de température de son côté jour permet de croire que cette planète redistribue sa chaleur vers son côté nuit assez efficacement.

Les jupiters chaudes sont des objets intéressants pour les astronomes, car elles n’existent pas dans le Système solaire. En déterminant la composition de leur atmosphère ainsi que les processus météorologiques à leur surface, on peut obtenir de l’information sur leur processus de formation et d’évolution.

Pour en savoir plus

Kim a fait sa maîtrise entre 2022 et 2024, sous la supervision du professeur David Lafrenière de l’IREx. Sa thèse sera disponible sous peu en ligne via Papyrus.