Mon mémoire en 400 mots : Margaret Bruna

Margaret Bruna, étudiante de l’iREx à l’Université McGill, a soumis son mémoire à l’hiver 2022. Elle résume ici les projets de recherche qu’elle a menés dans le cadre de sa maitrise.

Au cours de ma maîtrise, j’ai travaillé sur l’amélioration de l’efficacité des futurs télescopes qui permettront de trouver et d’étudier des exoplanètes, comme le « Habitable Exoplanet Observatory » (HabEx) et le « Large Ultra-Violet Optical Infrared Surveyor » (LUVOIR). Ceux-ci devraient être lancés dans les années 2040 et devraient permettre d’observer mieux que jamais des planètes semblables à la Terre en orbite autour d’étoiles semblables au Soleil.

Ces télescopes seront capables de détecter des planètes grâce à une technique appelée imagerie directe, qui consiste littéralement à prendre une photo de la planète. Parce que les planètes sont beaucoup plus petites et beaucoup plus sombres que leurs étoiles hôtes, l’imagerie directe est une prouesse technologique très difficile. Aujourd’hui, l’imagerie directe est principalement réalisée à partir de télescopes au sol fonctionnant dans la lumière infrarouge, car les planètes sont généralement beaucoup plus lumineuses dans ce régime. Jusqu’à présent, ceux-ci ont été aveugles aux jumelles de la Terre, car elles sont trop petites et faiblement lumineuses pour que la technologie moderne puisse les distinguer.

Représentation artistique d’un télescope capable de prendre des images des exoplanètes en lumière visible. (Crédit : James Wong)

HabEx et LUVOIR fonctionneront dans l’espace et sont conçus pour imager directement les planètes en lumière visible, avec une résolution suffisante pour imager des planètes similaires à la Terre. Au cours de mes études, j’ai appris comment fonctionne l’imagerie directe actuellement et comment ces futures missions sont conçues. L’imagerie directe est le seul moyen de vraiment voir une exoplanète. Chaque image permet de mesurer la position de l’exoplanète à un instant donné. Ceci est extrêmement utile, car avoir plus de telles images aide à contraindre la trajectoire orbitale des planètes. Connaître l’orbite d’une planète est très important, car c’est l’un des meilleurs moyens de déterminer si une planète est habitable ou non.

Mes recherches ont montré que l’imagerie directe des planètes en lumière visible plutôt qu’en infrarouge peut nous aider à contraindre l’orbite d’une planète de manière plus précise et plus efficace. Étant donné que la lumière infrarouge mesure la chaleur inhérente à la planète, elle ne change pas lorsque cette dernière orbite autour de son étoile hôte. La lumière visible, elle, mesure la quantité de lumière de l’étoile réfléchie par la planète, et elle varie donc au cours d’une orbite, à mesure que l’on voit différentes phases de celle-ci. Mes recherches montrent que ces informations de phase permettent de caractériser la planète avec moins d’images directes, et que la lumière visible améliore la précision de la détermination de l’orbite.

Bref, pendant ma maîtrise, j’en ai appris beaucoup sur l’imagerie directe des exoplanètes. Grâce à mes travaux, j’ai montré que les futurs télescopes spatiaux comme HabEx et LUVOIR peuvent réduire le nombre d’images nécessaires pour caractériser une planète, et qu’ils peuvent améliorer la précision en utilisant les variations de phase. Cela aidera ces missions à économiser du temps et des ressources.