Mon mémoire en 400 mots – William Frost

William Frost, étudiant à la maîtrise à l’iREx, a récemment obtenu son diplôme de maîtrise à l’Université de Montréal. Il résume ici son projet de recherche.

Les naines brunes sont des objets plus massifs que les plus grosses planètes gazeuses, mais moins massifs que les plus petites étoiles. La principale différence entre les naines brunes et les étoiles est que seules ces dernières ont une masse suffisante pour entretenir la fusion nucléaire de l’hydrogène en hélium dans leur cœur. Cette source d’énergie à long terme permet aux étoiles de briller pendant des millions, voire des milliards d’années, alors que les naines brunes rayonnent principalement l’énergie résiduelle de leur formation, devenant moins lumineuses et moins chaudes avec le temps.

Cette représentation artistique montre une naine brune. Crédit photo : NASA/JPL-Caltech

Pour comprendre les naines brunes, les scientifiques doivent modéliser leur lumière afin de déterminer des propriétés telles que la masse, l’âge, la taille et la température de surface. Si les modèles existants correspondent bien aux observations, les propriétés physiques qu’ils prédisent sont difficiles à confirmer sans mesures indépendantes. Pour les obtenir, il faut observer des naines brunes en orbite autour d’une étoile, ce qui est très rare (les astronomes parlent même de « désert des naines brunes » !) De plus, elles doivent orbiter dans la bonne orientation afin que nous puissions les observer passer devant et derrière leur étoile.

Ma thèse portait sur l’étude d’une de ces rares naines brunes à éclipses : LHS 6343 C. Des études antérieures avaient déjà montré des mesures de masse et de rayon indépendantes des modèles, mais ses autres propriétés physiques en dépendaient à 100 %. En utilisant les observations des télescopes spatiaux Kepler, Hubble et Spitzer, j’ai pu construire le spectre d’émission le plus complet disponible pour cette naine brune. Il a ainsi été possible de mesurer sa luminosité et sa température de surface en s’appuyant beaucoup moins sur les modèles.

Grâce à ces informations, j’ai pu tester non seulement quels modèles reproduisaient le mieux la lumière observée de LHS 6343 C, mais aussi lesquels prédisaient les paramètres physiques corrects. De tels tests sont assez rares et précieux, car ils permettent aux chercheurs de voir ce qui fonctionne et ce qui peut être amélioré. Les atmosphères des naines brunes peuvent également servir d’analogues pour celles des exoplanètes gazeuses géantes découvertes aujourd’hui. Cependant, l’étude de beaucoup plus de naines brunes à éclipses sera nécessaire pour tester pleinement les processus atmosphériques et évolutifs que ces modèles cherchent à reproduire.

Plus d’informations

William a complété sa maîtrise entre 2022 et 2024, sous la direction du professeur de l’iREx René Doyon, également sous la direction de Loïc Albert. Son mémoire sera bientôt disponible en ligne.