CE31 - Physique Subatomique, Sciences de l'Univers, Structure et Histoire de la Terre

Recherche de planètes habitables avec SPIRou – SPlaSH

Résumé de soumission

Depuis la découverte pionnière d'une planète géante en orbite de 51 Peg (Mayor & Queloz 1995), environ 3500 planètes extra-solaires ont été détectées, révélant la diversité des systèmes planétaires et révolutionnant nos idées sur la formation et l'évolution de ces objets. L'identification de planètes terrestres habitables et la recherche de biomarqueurs dans leurs atmosphères est l'un des principaux défis de l'astronomie du 21ème siècle. Cette entreprise vise à comprendre à quel point notre propre Terre est unique et à évaluer si la vie pourrait exister ailleurs dans l'univers. Relever ce défi motive des missions spatiales ambitieuses - telles que JWST, TESS, PLATO - et est l'un des principaux objectifs du développement des télescopes géants des classes 40m lors des prochaines décennies.Dans ce contexte, il existe actuellement un intérêt considérable à rechercher des exoplanètes autour d'étoiles de très faible masse (naines M), en particulier pour détecter des planètes localisées dans les zones habitables stellaires (ZH) et pour caractériser leur densité moyenne ainsi que leur atmosphère. Les naines M présente le grand avantage d’avoir des planètes en ZH beaucoup plus faciles à détecter qu’autour d’autres types d'étoiles. Mais ce qui les rend encore plus uniques, c'est que leurs planètes seront susceptibles de voir leurs atmosphères étudiées au cours de la décennie à venir grâce au JWST (Doyon et al., 2014, Beichman et al., 2014) ou grâce à un couplage d’imagerie à haut contraste et de spectroscopie à haute résolution avec l’E-ELT (Snellen et al. 2015) voir même avec le VLT pour les cas les plus favorables (Lovis et al., 2017). Des planètes similaires, autour des étoiles de type solaire, ne seront accessibles qu’avec des missions spatiales très ambitieuses telles que LUVOIR, qui ne pourront être lancées avant le milieu du siècle.Notre équipe co-dirige (avec des collaborateurs canadiens) l'exploitation de SPIRou (le nouveau spectro-polarimètre et velocimètre infrarouge pour le CFHT) en pilotant un sondage vitesse radiale (VR) dédié à la recherche et à la caractérisation d’exoplanètes de très faible masse. Notre projet est extrêmement compétitif pour la recherche de planètes en orbite autour de naines M et est idéalement phasé avec les missions spatiales TESS et JWST. Ce projet ANR permettra à notre collaboration d'atteindre 4 objectifs scientifiques principaux: (Sc1) établir un recensement aussi complet que possible des planètes en orbite autour des naines M les plus proches, afin de sélectionner les meilleures candidats pour une caractérisation d’atmosphères de planètes de type terrestre; (Sc2) de réaliser l'étude statistique de cette population de planètes du proche voisinage solaire; (Sc3) de comprendre la structure et la composition des planètes de très faible masse et (Sc4) de modéliser la structures des champs magnétiques à grande échelledes naines M, provoquant le jitter VR et étudier les interactions magnétiques étoiles-planètes ainsi que leurs influences sur l'habitabilité.Pour atteindre ces objectifs ambitieux, nos efforts seront organisés autour de 4 ensembles de tâches (WP). Le WP1 se concentrera sur la surveillance des 100 à 120 naines M les plus proches dans les buts de répondre aux (Sc 1) et (Sc 2). Le WP2 sera consacré à un suivi de 70 à 80 candidats planètes en transit pour mesurer les masses précises et se concentrer sur le cas scientifique 3. Le WP3 optimisera le traitement des données VR en profitant de l'expérience des participants à l'analyse VR de HARPS, SOPHIE et ESPaDOnS. Le WP4 visera à filtrer la jitter VR en utilisant les données spectropolarimétrie simultanées et à caractériser l’environnement spatial des exoplanètes (Sc 4).SPIRou a bénéficié d’un soutien continu de la communauté pour permettre le conception de l’instrument. Notre projet ANR vise maintenant à coordonner les activités scientifiques de la communauté « exoplanète » française afin de réaliser les retours scientifiques.

Coordinateur du projet

Monsieur Xavier Delfosse (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LAM Laboratoire d'astrophysique de Marseille
IRAP Institut de recherche en astrophysique et planétologie
IAP Institut d'astrophysique de Paris
IPAG - UGA Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble

Aide de l'ANR 692 240 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2018 - 48 Mois

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