Mon mémoire en 400 mots : Marylou Fournier-Tondreau

Marylou Fournier Tondreau, étudiante à la maîtrise à l’iREx, a terminé sa maîtrise en astrophysique à l’Université de Montréal cet été. Elle résume ici son projet de recherche de maîtrise.

Marylou Fournier Tondreau. Crédit : Marco Campanozzi, La Presse

Durant ma maîtrise, j’ai dirigé deux projets de recherche visant à étudier l’atmosphère de deux exoplanètes, HAT-P-18 b et WASP-52 b, avec la spectroscopie de transit. Ces deux géantes gazeuses qui orbitent très près de leur étoile ont été observées en transit par l’instrument NIRISS du télescope spatial James Webb (JWST). La spectroscopie de transit est une méthode couramment utilisée pour observer indirectement l’atmosphère des exoplanètes. Lors du transit, c’est-à-dire lorsqu’une planète passe devant son étoile, on peut décomposer la lumière qui traverse l’atmosphère de la planète selon ses différentes couleurs (longueurs d’onde), ce qu’on appelle un spectre. La structure et la composition de l’atmosphère planétaire laissent une empreinte sur le spectre de la lumière observée. Les astronomes, en étudiant ce spectre, peuvent déterminer la température de l’atmosphère, la présence de nuages et de brumes, la présence d’atomes et de molécules (sodium, potassium, vapeur d’eau, dioxyde de carbone, etc.) ainsi que leur abondance.

Cependant, les étoiles ne sont pas des sources de lumière uniformes, elles possèdent des régions actives à leur surface, telles que des taches et des facules. Pour les étoiles actives, ceci peut compliquer l’interprétation des observations en introduisant dans les spectres des signatures caractéristiques de cette activité qui chevauchent celles de l’atmosphère des exoplanètes. Il est alors essentiel de démêler les empreintes provenant de la planète de celles provenant de l’étoile hôte.

Représentation artistique d’une exoplanète en transit. Crédit : ESA/Hubble, NASA, M. Kornmesserr, CC BY 4.0

Ma maîtrise consistait à étudier les taches stellaires occultées par HAT-P-18 b et WASP-52 b lors de leur transit. Avant le lancement du JWST, ces régions étaient souvent simplement retirées des observations. Cependant, ceci peut mener à des mesures incorrectes des paramètres du transit, et donc, des caractéristiques des planètes. Mon travail a permis de déterminer les positions de chaque tache, ainsi que leur rayon et leur température. J’ai aussi tenu compte des effets de la pression magnétique des régions actives en introduisant de nouvelles considérations lors de la modélisation des taches. De plus, l’étude du spectre de transit d’HAT-P-18 b a révélé de la vapeur d’eau, des nuages et du dioxyde de carbone dans son atmosphère. Le spectre observé nous a aussi permis de détecter la présence d’autres régions actives sur l’étoile qui n’avaient pas été occultées par HAT-P-18 b. Notre recherche montre que les régions actives et leur effet sur les spectres de transit doivent être considérées afin de mieux contraindre la composition des atmosphères d’exoplanètes.

Plus d’informations

Marylou a complété sa maitrise à l’Université de Montréal entre 2021 et 2023, sous la supervision du professeur David Lafrenière de l’iREx. Son mémoire, « Caractérisation d’atmosphère d’exoplanètes par spectroscopie de transmission en présence d’hétérogénéités stellaires : impact et modélisation des régions actives occultées », est disponible sur Papyrus.