Baptême de lumière spatiale pour SPIRou!

Le 24 avril vers 19 h 50, heure d’Hawaii, SPIRou (spectropolarimètre infrarouge) a recueilli, pour la première fois, la lumière provenant d'une étoile. Au cours des quelques nuits suivantes, il a réuni une impressionnante collection de 440 spectres de 24 étoiles et a démontré par la même occasion quelques-unes de ses capacités uniques. Toute l’équipe d’ingénieurs et de scientifiques français, canadiens, suisses et taïwanais se réjouit des excellentes performances de l’instrument.

SPIRou est un spectropolarimètre à haute résolution et un vélocimètre de haute précision. Il a été conçu pour découvrir des planètes analogues à la Terre en orbite autour des étoiles les plus proches du Soleil. À sa première mission scientifique, qui s’est déroulée du 24 au 30 avril dernier, SPIRou a observé des étoiles plus froides et moins massives que le Soleil, connues sous le nom de «naines rouges». Celles-ci sont aussi très nombreuses; la quasi-totalité des étoiles du voisinage solaire sont des naines rouges. Pendant les trois nuits dégagées de cette mission, SPIRou a permis d’acquérir un total de 440 spectres de 24 naines rouges.

La première étoile observée avec SPIRou est AD Leonis, une naine rouge située à 16 années-lumière de la Terre dans la constellation du Lion, connue pour ses puissantes éruptions stellaires et ses forts champs magnétiques. On a pu vérifier, entre autres, que l’instrument était bien en mesure de détecter ces champs magnétiques. Ces observations ont été réalisées par Claire Moutou, astronome résidente au télescope Canada-France-Hawaii (TCFH), avec l'aide de toute l'équipe d'observation du télescope. Elles ont ensuite été traitées et analysées par Jean-François Donati, chercheur principal de SPIRou.

Au cours de l’été, les observations du grand relevé de planètes de SPIRou, qui permettra de trouver les systèmes planétaires les plus proches du Soleil, pourront commencer. «SPIRou est un instrument unique et puissant, affirme René Doyon, cochercheur du projet, directeur de l'Observatoire du Mont-Mégantic (OMM) et professeur à l'Université de Montréal. À l'Institut de recherche sur les exoplanètes de l'UdeM (iREx), nous sommes tous très enthousiastes à l'idée qu’il nous permette sous peu de trouver les mondes habitables les plus proches de la Terre, ceux que nous pourrons observer plus en détail.»

SPIRou opère dans l’infrarouge et utilise une technique connue sous le nom de «vélocimétrie». Il permet de mesurer la vitesse radiale couplée à la polarimétrie des étoiles afin de déceler les infimes variations qui trahissent la présence de planètes.

«Nous prévoyons que les astronomes seront nombreux à recourir à SPIRou dans la prochaine décennie, a déclaré Jean-François Donati. Cet instrument en complète très bien d’autres consacrés à la recherche et à la caractérisation d’exoplanètes, comme le télescope spatial TESS, récemment lancé, le télescope spatial James Webb, qui sera lancé en 2020, et la mission européenne PLATO, prévue pour 2026.»

Les premières semaines de SPIRou à Hawaii

Au cours de l’année 2017, SPIRou a subi de nombreux tests à l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP) du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) et de l’Université de Toulouse III-Paul Sabatier. Après avoir été emballé puis livré à Hawaii en janvier 2018, SPIRou a été installé dans son nouvel emplacement, au troisième étage du télescope Canada-France-Hawaii, et réassemblé par des ingénieurs et des spécialistes de l'IRAP et de l’observatoire Midi-Pyrénées (OMP), de l'Observatoire de Haute-Provence (OHP), du Centre de recherche Herzberg en astronomie et en astrophysique du Conseil national de recherches du Canada (CNRC), de l’OMM et de l'Université de Montréal avec le soutien de toute l'équipe du TCFH.

Comme il fonctionne dans l'infrarouge, SPIRou doit être refroidi cryogéniquement à une température de 200 °C sous le point de congélation. Après avoir été ainsi refroidi pour subir ses premiers essais en février, l'instrument a été réchauffé en mars afin qu’on remplace le détecteur destiné aux tests par un détecteur Hawaii 4RG (H4RG). Ce détecteur, fabriqué par Teledyne Imaging Systems, avait été préalablement testé et assemblé à Montréal par les chercheurs et ingénieurs de l'Observatoire du Mont-Mégantic et de l'Université de Montréal. «Bien que le nombre de pixels du H4RG de SPIRou soit identique à celui d’appareils vendus au grand public (16 mégapixels), le détecteur est conçu pour l’infrarouge, explique René Doyon. C’est le plus grand détecteur de lumière infrarouge du monde, le premier de ce genre sur le Mauna Kea et probablement le seul dans le monde à être utilisé pour la recherche astronomique présentement!»

Au cours de sa mission d’avril, SPIRou a observé des naines rouges et des étoiles beaucoup plus chaudes. «L'atmosphère de la Terre "pollue" toutes les observations qui sont faites à partir du sol, mentionne Étienne Artigau, chercheur à l’OMM et à l’iREx. L'observation de ces étoiles chaudes permet de mesurer l'absorption de l'atmosphère terrestre et de corriger ces données, ce qui est la clé pour obtenir des mesures scientifiques précises. Notre équipe a examiné un ensemble de techniques innovantes pour effectuer cette correction et supprimer efficacement l'effet de notre atmosphère.»

Après sa mise en service, SPIRou commencera à faire des observations pour les divers projets pour lesquels il a été conçu. «SPIRou a beaucoup de travail à accomplir, mais nous sommes encouragés par les résultats de cette première mission, a indiqué Daniel Devost, directeur scientifique au TCFH. Toutes mes félicitations à l'équipe de SPIRou pour le travail qu'elle a effectué afin de créer cet instrument exceptionnel.»