TESS et l’iREx: une grande synergie pour l’étude des systèmes planétaires

Mercredi 18 avril 2018, à 18h51 heure avancée de l’Est, a décollé le télescope spatial TESS (pour Transiting Exoplanet Survey Satellite) à bord d’une fusée Falcon 9 de la compagnie Space X. TESS est le successeur du télescope spatial Kepler qui a déjà permis la détection de plus de 2300 exoplanètes depuis 2009. Ce lancement est l’un des jalons importants pour les chercheurs de l’institut de recherche sur les exoplanètes (iREx) qui se promettent d’étudier de près les nouveaux systèmes planétaires relevés par TESS.

À la recherche des exoplanètes les plus proches de nous

TESS et Kepler sont deux télescopes spatiaux très semblables en apparence. Ils ont été conçus pour appliquer la même méthode de détection des exoplanètes : la méthode du transit. Cette méthode est une méthode indirecte de détection d’une exoplanète qui permet de mesurer les minuscules variations de luminosité qu’une étoile subi lors du passage d’une exoplanète devant celle-ci. Pourtant, la comparaison entre les deux télescopes s’arrête là, et si Kepler a pu confirmer plus de 2300 exoplanètes en pointant uniquement dans 1 petite région de la voute céleste, TESS sera chargé d’observer la presque totalité du ciel (90%). Techniquement, TESS peut être considéré comme le petit frère de Kepler si on se fie au diamètre de son ouverture (10 cm) 10 fois plus petite que celui de Kepler. Mais TESS n’aura pas tout-à-fait les mêmes cibles astronomiques que Kepler. En se concentrant sur les étoiles les plus rapprochées, à moins de 650 années-lumière de notre Soleil, TESS aura pour objectif de détecter les planètes rocheuses semblables à la Terre (super-Terres et/ou mini-Neptune). TESS se concentrera particulièrement sur les 1000 plus proches étoiles naines rouges du voisinage solaire (100 années-lumière et moins). Les professeurs René Doyon (iREx et Université de Montréal) et Jason Rowe (iREx et Université Bishop’s) sont partie prenante de l’équipe TESS qui participera au suivi des nouveaux systèmes planétaires avec des instruments au sol et dans l’espace.

« Avec TESS s’amorce un grand recensement des systèmes planétaires en transit les plus rapprochés du Soleil, ce qui permettra d’étudier leur atmosphère en détail, une étape cruciale vers la recherche de la vie ailleurs », affirme avec enthousiasme René Doyon, directeur de l’iREx.

Le Soleil, une naine M et la Terre, à l’échelle. (Crédit: NASA)

Des planètes rocheuses ou gazeuses?

La méthode du transit de TESS donne un accès direct au rayon de l’exoplanète. Cette donnée très précieuse peut-être combinée à une autre donnée essentielle : la masse. Elle est obtenue par la méthode des vitesses radiales, une autre méthode indirecte de détection des exoplanètes qui permet de mesurer, à travers des mouvements d’une étoile, sa vitesse, la présence et la masse d’une exoplanète en orbite autour de celle-ci. Ces mesures de masse seront effectuées par deux spectrographes infrarouges de très haute résolution, unique au monde, nommés SPIRou et NIRPS. Ces spectrographes sont conçus par l’Observatoire du Mont-Mégantic (OMM) en collaboration avec d’autres institutions nationales (NRC-Herzberg, Royal Military College, University of Western Ontario, University of British Columbia et Université McGill) et internationales (l’Observatoire de Genève, l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie de Toulouse, l’Observatoire de Grenoble, l’Observatoire de Marseille, le télescope Canada-France-Hawaii et l’European Southern Observatory).

L’iREx sera aux premières loges pour déterminer les masses des exoplanètes trouvées par TESS, car ses chercheurs auront un accès unique et privilégié aux données de SPIRou et NIRPS.

En connaissant la masse et le diamètre d’une exoplanète, il sera alors aisé de remonter à la densité de celle-ci permettant ainsi de découvrir sa nature rocheuse (forte densité) ou gazeuse (faible densité). Ensemble, SPIRou et NIRPS recevront plus de 1000 nuits d’observations garanties, dont plus du tiers de celles-ci, dédiées au suivi des cibles découvertes par TESS.

Sonder l’atmosphère d’exoplanètes avec JWST

Mais ce n’est pas tout pour l’iREx et ses chercheurs ! Très impliqués dans le développement du télescope spatial James Webb (JWST), à travers l’équipe du directeur de l’OMM et de l’iREx, René Doyon, chercheur principal d’un des 4 instruments scientifiques de JWST, les chercheurs de l’iREx chercheront à découvrir si ces exoplanètes ont une atmosphère et de quoi elle est composée. Cette tâche difficile et délicate sera possible grâce au télescope Webb et à son instrument NIRISS, de fabrication canadienne, qui a été spécialement conçu pour étudier l’atmosphère d’exoplanètes. Les chercheurs de l’iREx auront accès à 200 heures de temps garanti avec Webb pour étudier l’atmosphère d’une grande variété de systèmes planétaires incluant des planètes tempérées semblables à la Terre. Ces observations débuteront environ 6 mois après le lancement du télescope prévu au printemps 2020.