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

Le 16 avril à 18 h 32, heure avancée de l’Est, décollera 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 permis la détection de plus de 2300 exoplanètes depuis 2009. Ce lancement sera un des jalons importants pour les chercheurs de l’Institut de recherche sur les exoplanètes de l'Université de Montréal (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

Les télescopes spatiaux TESS et Kepler sont très semblables en apparence. Ils ont été conçus pour appliquer la même méthode de détection des exoplanètes: la méthode du transit. Il s’agit d’une méthode indirecte de détection d’une exoplanète qui permet de mesurer les minuscules variations de luminosité qu’une étoile subit lors du passage d’une exoplanète devant elle. Pourtant, la comparaison entre les deux télescopes s’arrête là; si Kepler a pu confirmer l’existence de plus de 2300 exoplanètes en scrutant uniquement deux très petites régions de la voûte céleste, TESS sera chargé d’observer la presque totalité du ciel (90 %). Techniquement, TESS peut être considéré comme le petit frère de Kepler si l’on se fie au diamètre de son ouverture (10 cm), 10 fois plus petit 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-Terre 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 dans la recherche de la vie ailleurs», affirme avec enthousiasme René Doyon, directeur de l’iREx et professeur d'astrophysique à l'UdeM.

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 avec 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 les mouvements d’une étoile, sa vitesse, la présence et la masse d’une exoplanète en orbite autour d'elle. Ces mesures de masse seront effectuées par deux spectrographes infrarouges de très haute résolution, uniques au monde, nommés SPIRou et NIRPS. Ces spectrographes sont conçus par l’Observatoire du Mont-Mégantic (OMM) en collaboration avec d’autres établissements nationaux (Centre de recherche Herzberg en astronomie et en astrophysique du CNRS, Collège militaire royal du Canada, Université de Western Ontario, Université de la Colombie-Britannique et Université McGill) et internationaux (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 de NIRPS.

En connaissant la masse et le diamètre d’une exoplanète, on pourra alors aisément remonter à sa densité, ce qui permettra d’établir si elle est de nature rocheuse (forte densité) ou gazeuse (faible densité). Ensemble, SPIRou et NIRPS pourront recueillir des données pendant plus de 1000 nuits d’observation, et plus du tiers de celles-ci seront consacrées au suivi des cibles découvertes par TESS.

Sonder l’atmosphère d’exoplanètes avec le JWST

Mais ce n’est pas tout pour l’iREx et ses chercheurs! Très actifs dans la mise au point du télescope spatial James Webb (JWST), à travers l’équipe du directeur de l’OMM, René Doyon, chercheur principal d’un des quatre instruments scientifiques du JWST, les chercheurs de l’iREx tenteront de découvrir si ces exoplanètes ont une atmosphère et de quoi elle est composée. Cette tâche difficile et délicate sera possible grâce au télescope James 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 profiteront de 200 heures d’observation avec ce télescope pour étudier l’atmosphère d’une grande variété de systèmes planétaires incluant des planètes tempérées semblables à la Terre. Ces observations débuteront environ six mois après le lancement du JWST, prévu au printemps 2020.