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Domaine de recherche : à la découvertes des exoplanètes

Loïc Denis, MCF HDR, laboratoire Hubert Curien, équipe Image Science & Computer Vision

L’observation des systèmes planétaires extra-solaires (planètes en orbite autour d’autres étoiles que notre soleil) est une révolution récente de l’astronomie.

Près de 99 % des exoplanètes ont été détectées par des méthodes indirectes, analysant le mouvement de l’étoile hôte en interaction gravitationnelle avec la/les exoplanète(s).

L’imagerie directe cherche quant à elle à produire une image de l’environnement proche de l’étoile et ainsi de détecter et caractériser les exoplanètes ou les disques de poussière propres aux systèmes planétaires en formation. C’est un véritable défi technologique du fait de la très faible séparation angulaire entre l’étoile et son système planétaire (nécessitant une très haute résolution angulaire) et du formidable contraste entre l’étoile et les exoplanètes (dans l’infra-rouge, une exoplanète de type Jupiter jeune est environ un million de fois moins brillante que son soleil, une grosse planète tellurique est environ un milliard de fois moins brillante).

Les deux systèmes d’imagerie directe les plus performants actuellement, l’instrument européen SPHERE et l’instrument américain GPI, combinent un grand télescope (8m de diamètre), une correction dynamique des effets de la turbulence atmosphérique (optique adaptative) et une stratégie d’observation de type imagerie différentielle (acquisition d’une séquence d’images dans laquelle de légères variations du signal d’intérêt facilitent sa mise en évidence).

En collaboration avec l’observatoire de Lyon, un doctorant et un enseignant-chercheur de Télécom Saint-Etienne ont développé des algorithmes permettant de détecter les exoplanètes avec une sensibilité inégalée. Leurs méthodes s’appuient sur des techniques récentes de sciences des données, en particulier la modélisation et l’apprentissage statistique de la structure spatiale des fluctuations du signal. Le logiciel développé a depuis été appliqué pour analyser les données collectées pendant des centaines de nuits d’observation au Very Large Telescope du Chili, permettant de reconstruire la trajectoire d’exoplanètes le long de leur orbite ou la caractérisation de leur spectre.

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