Mon mémoire en 400 mots : Pierrot Lamontagne

Pierrot Lamontagne, étudiant à l’IREx, a récemment terminé sa maîtrise à l’Université de Montréal. Il résume ici son projet de recherche.

Grâce à la mission Kepler, nous avons appris deux choses qui ont changé notre vision de l’Univers. D’abord, les planètes sont partout : la plupart des étoiles possèdent non pas une, mais plusieurs planètes, ce qui signifie que notre Galaxie est peuplée de centaines de milliards de mondes. Ensuite, le type de planète le plus répandu autour de nous n’existe même pas dans notre Système solaire : ce sont les sous-Neptunes, des planètes dont la taille se situe entre celle de la Terre et de Neptune.

Sans homologue parmi le cortège planétaire du Soleil, ces mondes sont encore très énigmatiques. Sont-ils de petits noyaux rocheux entourés d’une fine atmosphère d’hydrogène et d’hélium? Ou bien d’immenses « planètes océans », riches en eau et en glaces volatiles? Ou toutes ces réponses? Nos connaissances actuelles laissent la porte ouverte à plusieurs scénarios, et comprendre leur véritable nature est l’un des grands défis dans le domaine des exoplanètes.

Pendant ma maîtrise, je me suis penché sur le système GJ 3090, une étoile située à 72 années-lumière de la Terre, autour de laquelle orbite une planète découverte en 2022 par la méthode du transit. Cette étude nous a fourni une mesure de son rayon ainsi qu’une mesure — encore imprécise — de sa masse. Pour améliorer cette contrainte, nous avons utilisé la méthode des vitesses radiales, qui consiste à détecter les minuscules oscillations de l’étoile causées par la gravité de la planète, avec les spectrographes HARPS et NIRPS, deux instruments de très haute précision installés au Chili. Comme c’est en combinant la masse (obtenue par vitesses radiales) et le rayon (obtenu par transit) que l’on peut déduire la densité d’une planète, un indicateur clé de sa composition interne. La nouvelle densité obtenue, combinée aux récentes observations du télescope spatial James Webb (publiées dans une autre étude), a permis de classifier GJ 3090 b comme une planète possiblement recouverte d’une vaste enveloppe d’eau.

Au-delà de cette découverte, nous avons pu confirmer l’existence d’une seconde planète dans le système : GJ 3090 c. Malgré sa masse d’environ dix fois celle de la Terre, cette sous-Neptune n’avait pas été détectée initialement, car elle ne passe pas devant son étoile, de notre point de vue. Sa détection fut un véritable défi : sa période de révolution est presque identique à celle de la rotation de l’étoile, ce qui brouille les données. En effet, les taches stellaires et l’activité magnétique imitent parfois le signal d’une planète. Ce n’est qu’en utilisant des modèles statistiques avancés que nous avons pu séparer le vrai signal planétaire du « bruit » de l’étoile.

Le système GJ 3090 devient ainsi un laboratoire unique pour percer le mystère des sous-Neptunes. Chacune de ces découvertes nous rapproche un peu plus d’une réponse à la question fondamentale : à quoi ressemblent vraiment les planètes les plus communes de notre galaxie ?

Pour en savoir plus

Pierrot a fait sa maîtrise entre 2023 et 2025, sous la supervision du professeur David Lafrenière de l’IREx. Son mémoire, « Analyse conjointe des vitesses radiales de HARPS et NIRPS : une application sur le système GJ 3090 » est disponible sur Papyrus.