Cinq astronomes québécois qui pourront utiliser le télescope James-Webb

Au total, 286 scientifiques dans le monde auront la chance d’être les premiers à utiliser le télescope spatial James-Webb. Leurs projets se sont démarqués parmi les 1 200 déposés au comité d’attribution du temps d’observation, qui comprend près de 200 experts de la communauté astronomique mondiale. Cinq chercheurs québécois font partie de la sélection. Les voici.

Olivia Lim

À la recherche de vie extraterrestre

Au cœur de la constellation du Verseau, à 39 années-lumière de notre planète bleue, se trouve le système Trappist-1. Découvert en 2016, il fascine Olivia Lim, doctorante à l’Université de Montréal et rattachée à l’iREx.

Il est composé de sept planètes rocheuses de la taille de la Terre qui gravitent autour d’une minuscule étoile, une naine rouge. « Au moins trois planètes se situent dans la zone habitable de Trappist-1, une région ni trop chaude ni trop froide où de l’eau liquide pourrait être présente à leur surface. Et s’il y en a, il pourrait y avoir de la vie », suppose Olivia Lim.

La doctorante pointera le télescope spatial en direction de Trappist-1 pendant 54 heures. Elle étudiera les atmosphères de quatre exoplanètes du système (dont l’une est dans la zone habitable) par spectroscopie de transit grâce à l’instrument canadien NIRISS. « On comparera la lumière qu’on recevra de l’étoile quand la planète passe devant celle-ci avec la lumière reçue quand la planète n’est pas devant son étoile. James-Webb pourra alors nous dire si ces planètes ont une atmosphère ou pas », explique Olivia Lim.

Elle espère repérer du CO₂, de l’eau et de l’ozone, des éléments qui, sans confirmer la présence de vie, seraient de premiers indicateurs qu’il vaut la peine d’en chercher en ces lieux. « On part avant tout en mission de reconnaissance », conclut-elle.

 

Loïc Albert

Une naine brune peut en cacher une autre

Parmi le millier de naines brunes connues de notre galaxie, Loïc Albert en observera 20 à moins de 30 années-lumière du Soleil. « Si la Voie lactée était la ville de Montréal, ces naines brunes seraient mes voisines de rue », compare cet astrophysicien de l’iREx.

Ni planètes ni véritablement étoiles, les naines brunes sont des objets célestes atypiques, parfois considérées comme des « étoiles ratées ». « Leur cœur n’est pas assez chaud pour que l’hydrogène fusionne, alors elles n’émettent presque aucune lumière », explique Loïc Albert.

Ce sont aussi les astres les plus petits et les plus froids. « Ces balles de gaz refroidissent depuis leur formation, tel un tison ardent : quand le feu s’éteint, c’est encore chaud. Et comme n’importe quel corps un peu chaud, elles émettent de la lumière dans l’infrarouge », illustre le chercheur.

Ces naines brunes se laisseront deviner grâce à l’instrument NIRCam, qui image dans l’infrarouge. Loïc Albert l’utilisera pendant 39 heures dans l’espoir de comprendre le processus de formation des étoiles.

Il espère aussi découvrir des compagnons tournant autour de ces astres. « Il existerait des naines brunes encore plus froides que celles que l’on connaît et qui orbiteraient autour d’une autre naine brune ; elles seraient des objets extrêmes, comme des planètes gazeuses », avance M. Albert. Des observations impossibles à réaliser de la Terre, d’où l’importance d’un télescope spatial comme James-Webb.

Stefan Pelletier

Une Jupiter chaude

À 522 années-lumière de la Terre, la géante WASP-127 b tourne étonnamment proche de son étoile. Elle fait partie des « Jupiter chaudes ». « Jupiter est une planète très froide dont la température est de -150 °C. Mais si on la ramène près du Soleil, ce dernier va la chauffer à 1 500 °C. C’est ça, une Jupiter chaude », dit Stefan Pelletier, étudiant au doctorat à l’Université de Montréal.

Cette exoplanète gazeuse découverte en 2016, 1,3 fois plus grosse que Jupiter, mais six fois plus légère qu’elle, intrigue le jeune chercheur, qui compare sa densité à celle de la barbe à papa.

L’exoplanète est « vraiment spéciale : comme Jupiter, elle est surtout composée d’hydrogène, d’hélium et d’eau. Mais son atmosphère est très étendue en raison de son poids extrêmement léger et de sa haute température, de près de 1 000 °C ».

Pour mieux établir la composition de l’atmosphère de la géante chaude, Stefan Pelletier utilisera le spectromètre NIRSpec pendant 13 heures. Il souhaite confirmer des observations laissant croire que du carbone existe dans l’atmosphère de la planète. « Les données actuelles ne sont pas assez précises pour dire si c’est du monoxyde, du dioxyde de carbone ou n’importe quelle autre molécule de carbone. L’objectif de mon observation, c’est de déterminer quelles sont ces molécules de carbone et s’il y en a beaucoup ou pas », mentionne Stefan Pelletier. De quoi nous renseigner sur la formation de ces planètes uniques.

Lisa Dang

Un monde de lave

Si l’enfer était une planète, ce serait sans aucun doute K2-141 b. « Elle est si proche de son étoile que la partie qui lui fait face atteint les 3 000 °C. C’est tellement chaud que la roche fond et créé un océan de lave géant ! » décrit Lisa Dang, doctorante à l’Université McGill.

Il s’agit d’une exoplanète rocheuse de la taille de la Terre. « Elle met seulement six heures pour faire le tour de son étoile et en est très près. Pour ces raisons, la rotation de l’exoplanète se synchronise avec celle de son soleil », signale Lisa Dang. C’est donc le même côté qui est toujours tourné vers l’étoile, comme la Lune dont on aperçoit constamment la même face.

Alors que la face diurne semble un monde de lave, la face cachée, elle, serait tout autre. « Si une planète n’a pas de véritable atmosphère, rien n’amène de l’énergie du côté nocturne. Il s’y trouve peut-être un continent », suppose Lisa Dang.

La doctorante obtiendra 25 heures de données pour étudier la circulation de la lave ainsi qu’une éventuelle atmosphère. Selon elle, une fine couche d’atmosphère serait tout de même présente à la surface de K2-141 b grâce à l’évaporation de la roche en fusion. Des vents supersoniques de plus de 5 000 km/h transporteraient la vapeur minérale du côté nocturne, où une « pluie de roches » s’abattrait, à la manière du cycle de l’eau de la Terre.

Bref, elle tentera de mieux comprendre cette exoplanète aux deux mondes extrêmes. Cependant, il serait bien inutile de partir à la recherche de vie du côté « enfer » comme du côté sombre, où la température avoisine les -200 °C…

James Sikora

Explosion de lumière stellaire et vents extrêmes

Dans la patte avant de la constellation de la Grande Ourse, l’orbite de la « Jupiter chaude » HD80606b dessine une ellipse excentrée, c’est-à-dire que l’étoile ne se trouve pas en son centre. Un peu comme une comète !

Cette planète excentrique occupe James Sikora, chercheur postdoctoral de l’Université Bishop’s à Sherbrooke. La rotation de 111 jours de la planète l’éloigne presque aussi loin de son étoile que la Terre l’est du Soleil. Puis, elle s’en rapproche de manière fulgurante pendant une brève période. L’explosion de lumière stellaire donne alors naissance à des conditions météorologiques extrêmes. « La planète se réchauffe très rapidement et des vents s’intensifient. Sur la face diurne de la planète, ils soufflent à des centaines de mètres par seconde, faisant basculer les températures de l’atmosphère », explique le postdoctorant. La température passe de 500 à 1 200 °C en à peine 6 heures.

En observant HD80606b pendant 24 heures, le chercheur étudiera la structure de l’atmosphère et des nuages de l’exoplanète. « Quand la planète est loin de l’étoile, de denses couches de nuages recouvrent la planète, mais quand elle s’approche de son soleil, ils s’évaporent subitement. C’est à ce moment-là qu’on va être capable d’étudier son atmosphère », précise-t-il. Cela lui permettra de mieux comprendre les phénomènes météorologiques de ce monde lointain.

 

Images: Gaspard Albert, Gabriel Galindo Roman