Xavier Bonfils : Exoplanets in Transit and their Atmosphere (ExTrA)

StG 2013, institution hôte : CNRS

Xavier Bonfils, Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG : CNRS / UGA)

Xavier Bonfils. En 2006, Xavier Bonfils a obtenu une thèse en co-tutelle entre l'Observatoire de Genève et le Laboratoire d'Astrophysique de l'Observatoire de Grenoble (LAOG). Il a poursuivi par un séjour post-doctroal de 3 ans au Centro de Astronomia e Astrofisica de Lisboa (CAAUL, Lisbon, Portugal). Depuis 2010, il est astrophysicien du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) en poste à l'Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG).

En 2013, il a obtenu une bourse "Starting Grant" du Conseil de la Recherche Européen (ERC) afin de développer une nouvelle méthode pour faire des mesures de photométrie différentielle et pour chercher des exoplanètes semblables à la Terre en transit autour des plus petites étoiles.

Xavier Bonfils a fait plusieurs contributions à la détection et à la caractérisation d'exoplanètes autour des étoiles de faible masse. Des mesures de vitesses radiales avec le spectrographe HARPS ont révélé les premières super-Terres possiblement en zone habitable, une zone ni trop chaude ni trop froide où l'eau (si il y en a) pourrait couler à leur surface. L'analyse statistique de cette population a permis une estimation précoce de la fréquence des planètes potentiellement habitables dans notre galaxie.

Le travail de Xavier Bonfils a aussi contribué à la détection et à la caractérisation de plusieurs planètes en transit, notamment GJ3470b, une exoplanète de la taille de Neptune parmi les plus favorables pour en faire la caractérisation spectroscopique. Il a aussi contribué à la mesure de paramètres fondamentaux des étoiles de faibles masses, en décrivant plusieurs cas d'activité stellaire et en développant une méthode pour calibrer leur contenu en métaux.

Le projet ERC

Le projet ExTrA vise à détecter des exoplanètes en transit autour d'étoiles à la fois petites, brillantes et proches avec, parmi ces planètes, quelques unes semblables à la Terre et potentiellement habitables, afin d'en découvrir la structure et la composition.

Les courbes de lumières pour chercher des planètes en transits peuvent être enregistrées depuis le sol en faisant de la photométrie différentielle : le flux lumineux d'une cible donnée est enregistré en même temps que le flux d'étoiles de comparaisons. Cela permet de corriger des petites variations causées par les changements de la colonne de vapeur d'eau au dessus des télescopes et de ne retenir que la petite variation produite par une planète éclipsant une portion de son étoile.

Depuis le sol néanmoins, la photométrie différentielle est souvent limitée par des systématiques dues à des étoiles de comparaisons imparfaites couplées à des effets systématiques de l'atmosphère et de l'instrument. Ce bruit "corrélé" a jusqu'à aujourd'hui largement limité la sensibilité des recherches de planètes depuis le sol.

En réponse, la méthode "ExTrA" veut améliorer cette précision et chercher plus efficacement de plus petites planètes. Cette nouvelle méthode utilise un spectroggraph multi-objets pour ajouter la dimension spectrale à la méthode de photométrie traditionelle. Cela permet de mitiger, résoudre et corriger les systèmatiques qui sont fonction de la couleur.

ExTrA déploie cette méthode en construisant un nouvel observatoire composé de petits télescopes automatiques et installé au Chili. Le projet utilise un spectrographe infrarouge pour collecter davantage de lumières des étoiles les plus rouges. Et, toujours dans un soucis d'optimisation, il utlisera un seul spectrographe multi-objets pour plusieurs télescopes, ayant ainsi une approache à la fois multi-objets et multi-télescopes.