Arthur Vigan: High-Resolution Imaging and Spectroscopy of Exoplanets (HiRISE)

StG 2017, institution-hôte: CNRS

Arthur Vigan (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille – LAM : CNRS/Université Aix-Marseille)

Arthur Vigan Arthur Vigan est un astrophysicien expert dans le développement d'instrumentation innovante pour l'imagerie et la spectroscopie directe des exoplanètes, et dans l'interprétation astrophysique des données d'imagerie directe.

Après des études d'ingénieur à l'Institut d'Optique Graduate School, il a effectué une thèse au Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM) sur le développement instrumental et la préparation scientifique de l'instrument SPHERE, l'imageur d'exoplanètes de seconde génération pour le Very Large Telescope (VLT). A la suite d'un postdoctorat à l'Université d'Exeter (Royaume-Uni), il revient en France et intègre le CNRS en 2013 pour s'impliquer dans la validation en laboratoire puis sur le ciel de l'instrument SPHERE, et dans son exploitation scientifique. En 2015, il a effectué un détachement d'un an à l'observatoire européen austral (ESO) au Chili pour être au plus proche de l'instrument SPHERE durant sa première année d'exploitation sur le ciel.

Il est aujourd'hui co-responsable de l'exploitation du grand relevé SHINE qui recherche des exoplanètes autour de plus de 500 étoiles jeunes. SHINE est le plus grand relevé en imagerie directe jamais effectué, avec plus de 200 nuits d'observation sur une durée de 5 ans. En instrumentation, il travaille actuellement sur les évolutions de SPHERE qui permettront de gagner en performance et donc détecter plus de planètes. Il s'implique également dans le développement de la future génération d'instruments imageurs d'exoplanète, aussi bien au sol sur les Extremely Large Telescopes (ELTs) que dans l'espace sur les projets d'observatoires qui succéderont au James Webb Space Telescope (JWST).

Le projet ERC: HiRISE, High-Resolution Imaging and Spectroscopy of Exoplanets

La composition atmosphérique des exoplanètes géantes fournit des marqueurs essentiels de propriétés fondamentales comme leur mode de formation ou leur structure interne. La nouvelle génération d'imageurs d'exoplanètes a été développée pour fournir la haute-résolution angulaire et le haut-contraste nécessaire à la détection des exoplanètes géantes jeunes dans l'infrarouge, mais ils ne fournissent leurs spectres qu'à des résolutions spectrales extrêmement faibles (R<100). Pour effectuer une percée dans la compréhension des exoplanètes jeunes et de leurs atmosphères, un saut en résolution d'un facteur 100 à 100 est nécessaire.

Le projet HiRISE a pour ambition de développer un démonstrateur qui permettra de combiner les hautes performances de deux instrument phares installés sur le Very Large Telescope : l'imageur d'exoplanètes SPHERE et le spectrographe à très haute résolution CRIRES+. Ce démonstrateur permettra de répondre à des questions fondamentales sur la formation, la composition et l'évolution des exoplanètes géantes jeunes.

HiRISE s'organise selon deux axes principaux connectés par des activités transverses : (1) l'axe instrumental qui développera un démonstrateur pour récupérer le signal des exoplanètes dans SPHERE pour l'injecter dans une fibre optique et le transmettre à CRIRES+, et (2) l'axe astrophysique qui explorera l'analyse et l'interprétation des données à haute résolution spectrale. Le projet explorera tous les points clés de ce couplage en utilisant des simulations numériques et des tests en laboratoire sur le banc d'imagerie à haut-contraste du LAM.

Une fois développé, le démonstrateur sera utilisé pour observer un échantillon d'exoplanètes connues et obtenir des spectres à très haute résolution de leurs atmosphères. A partir de ces données, nous serons potentiellement en mesure d'étudier leur mode de formation en utilisant la détermination des abondances du carbone et de l'oxygène, et de mesurer la variabilité temporelle de leur photosphère due à la formation et l'évolution de nuages grâce à l'imagerie Doppler.