Un nouveau chasseur de planète s’éveille : l’instrument NIRPS voit sa première lumière

L’instrument Near InfraRed Planet Searcher (NIRPS), conçu en partie à l’Université de Montréal et l’Université Laval, a réalisé avec succès ses premières observations. Installé sur le télescope de 3,6m de l’ESO à l’Observatoire de La Silla au Chili, la mission de NIRPS est de chercher de nouvelles exoplanètes autour d’étoiles dans le voisinage solaire.

Cette photographie montre l’instrument NIRPS et son système d’optique adaptative, qui est installé au télescope de 3,6 mètres de l’ESO. La lumière collectée par le télescope est dirigée à travers une série de miroirs avant d’être injectée dans une fibre optique. Grâce à ce système d’optique adaptative, les perturbations de l’atmosphère terrestre peuvent être corrigées, ce qui permet des observations plus nettes. Crédit : N. Blind (Observatoire de Genève)/Consortium NIRPS/ESO

« Il a fallu beaucoup de temps pour concevoir le NIRPS, et je suis ravi du rendu de la mission ! » s’exclame René Doyon, membre du Centre de recherche en astrophysique du Québec, Directeur de l’Institut de recherche sur les exoplanètes et de l’Observatoire du Mont-Mégantic, à l’Université de Montréal, et un des chercheurs responsables de NIRPS. « Cet instrument infrarouge incroyable nous aidera à trouver les mondes habitables les plus proches de notre propre système solaire. »

L’instrument concentrera ses recherches sur des mondes rocheux, qui sont des cibles-clés pour comprendre comment les planètes se forment et évoluent. Ce sont également les planètes où la vie pourrait plus probablement se développer. Le NIRPS cherchera ces exoplanètes rocheuses autour des petites et froides naines rouges – le type d’étoiles les plus communes dans notre galaxie, la Voie lactée, lesquelles ont des masses d’environ deux à dix fois plus petites que notre Soleil.

Le NIRPS cherchera des exoplanètes par la méthode des vitesses radiales<. Lorsqu’une planète est en orbite autour d’une étoile, son attraction gravitationnelle fait légèrement vaciller l’étoile, provoquant un décalage de sa lumière vers le rouge ( redshift) ou le bleu selon qu’elle s’éloigne ou se rapproche de la Terre. En mesurant les changements subtils de la lumière de l’étoile, le NIRPS permettra aux astronomes de mesurer la masse de la planète ainsi que d’autres propriétés.

Le NIRPS cherchera ces infimes variations spectrales en utilisant la lumière infrarouge, puisque c’est la principale gamme de longueur d’ondes émises par de si petites étoiles froides.  Il rejoint le High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) dans la chasse aux nouveaux mondes rocheux. Le HARPS, qui est installé sur le télescope de 3,6m de l’ESO à l’Observatoire de La Silla au Chili depuis 2003, utilise également la méthode des vitesses radiales, mais opère en utilisant la lumière visible. Utiliser ces deux instruments à la fois permettra une meilleure compréhension de ces mondes rocheux.

Une autre différence-clé entre les deux instruments est que le NIRPS s’appuie sur un puissant  système d’optique adaptative. L’optique adaptative est une technique qui corrige l’effet des turbulences atmosphériques, qui fait scintiller les étoiles. Grâce à cette technologie, le NIRPS va plus que doubler son efficacité à la fois pour la détection et l’étude des exoplanètes.

« Le NIRPS rejoint un très petit nombre de spectrographes infrarouge de haute-performance. Il est considéré comme une pièce maîtresse pour effectuer des observations en synergie avec les missions spatiales telles que le télescope spatial James Webb et d’autres observatoires au sol, » ajoute François Bouchy, de l’Université de Genève en Suisse, et également l’un des chercheur responsable de NIRPS.

Les découvertes faites avec le NIRPS et le HARPS seront suivies par quelques-uns des observatoires les plus puissants au monde, tels que le Very Large Telescope et le futur Extremely Large Telescope (pour lesquels des instruments similaires sont en développement) de l’ESO au Chili. En travaillant conjointement aussi bien avec des observatoires basés dans l’espace que sur la planète Terre, le NIRPS sera en mesure de collecter des indices sur la composition d’une exoplanète, et même de rechercher des signes de vie dans son atmosphère.

Pour pouvoir fonctionner dans l’infrarouge, l’instrument NIRPS doit être maintenu à des températures extrêmement froides, afin d’éviter que la chaleur n’interfère avec les observations. Nous voyons ici la chambre cryogénique cylindrique dans laquelle sont installés les composants optiques de l’instrument. La chambre cryogénique maintient les composants dans un environnement sous vide et refroidis à une température glaciale de -190 degrés Celsius. Crédit : F. Bouchy (Observatoire de Genève)/Consortium NIRPS/ESO

Le NIRPS a été construit par une collaboration internationale dirigée par l’équipe de l’Observatoire du Mont-Mégantic et de l’Institut de recherche sur les exoplanètes de l’Université de Montréal au Canada et l’Observatoire astronomique de l’Université de Genève en Suisse. Une grande partie de l’assemblage et des tests mécaniques et optiques de l’instrument a été réalisée au cours des dernières années dans les laboratoires du Centre d’optique, de photonique et de lasers (COPL) de l’Université Laval par le professeur Simon Thibault et son équipe. Le Centre de recherche Herzberg en astronomie et en astrophysique du Conseil national de recherches du Canada a contribué à la conception et à la construction du spectrographe.

« Après deux ans d’intégration et de tests de l’instrument en laboratoire, c’est incroyable pour l’équipe d’ingénierie optique de voir NIRPS sur le ciel » mentionne Simon Thibault qui est affilié au CRAQ et au COPL, et qui a supervisé les phases d’intégration et de tests optiques à l’Université Laval.

Nous voyons ici les premières données brutes de l’instrument NIRPS, le spectre de l’étoile de Barnard. Chaque ligne horizontale correspond à une étroite région de lumière où sont visibles à la fois les lignes d’absorption de l’étoile et l’absorption de l’atmosphère terrestre. Les lignes en pointillés correspondent au peigne de fréquence, une « règle » qui sert de référence aux lignes horizontales, afin que les scientifiques puissent savoir à quelles longueurs d’onde de la lumière elles correspondent. Crédit : Consortium ESO/NIRPS

De nombreux membres canadiens de NIRPS ont travaillé sur le site de La Silla pendant la période de mise en service de l’instrument et continueront à le faire au cours des prochains mois pour assurer les opérations scientifiques de l’instrument. L’équipe scientifique de NIRPS, qui comprend plusieurs astronomes canadiens, obtiendra 720 nuits sur l’instrument au cours de ses 5 premières années d’opérations scientifiques en raison de son importante contribution au projet. Bien que toute l’équipe ait été enthousiasmée par les premières lumières de NIRPS, on peut dire que le meilleur reste à venir !

Pour plus d’information
Les instituts impliqués dans le consortium de NIRPS sont l’Université de Montréal, Canada; l’Université de Genève, l’Observatoire Astronomique, Suisse; l’Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Porto, Portugal; l’Instituto de Astrofísica de Canarias, Espagne; l’Université de Grenoble, France; et l’Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brésil.

L’équipe canadienne NIRPS, menée par l’Université de Montréal/l’Institut de recherche sur les exoplanètes/l’Observatoire du Mont-Mégantic et comprenant l’Université Laval, le Centre de recherche Herzberg en astronomie et en astrophysique du Conseil national de recherches du Canada et le Collège militaire royal, a reçu un financement du Fonds canadien pour l’innovation pour construire l’instrument NIRPS.

Contacts
René Doyon
Professeur, Co-chercheur principal de NIRPS
Centre de recherche en astrophysique du Québec — Institut de recherche sur les exoplanètes, Observatoire du Mont-Mégantic — Université de Montréal
Tel: +1 514 343 6111 x3204
Courriel: rene.doyon@umontreal.ca

Frédérique Baron
Coordonnatrice
Centre de recherche en astrophysique du Québec — Université de Montréal
Tel: +1 514 277 2858
Courriel: frederique.baron@umontreal.ca

Simon Thibault
Professeur, membre de l’équipe d’ingénierie optique de NIRPS
Centre de recherche en astrophysique du Québec — Centre d’optique, photonique et laser — Université Laval
Québec
Tel: +1 418 656 2131 x 412766
Courriel: simon.thibault@phy.ulaval.ca

Anne-Sophie Poulin-Girard
Professionnelle de recherche, membre de l’équipe d’ingénierie optique de NIRPS
Centre de recherche en astrophysique du Québec — Centre d’optique, photonique et laser — Université Laval
Québec
Tel: +1 418 656 2131 x 404646
Courriel: anne-sophie.poulin-girard@copl.ulaval.ca

Nathalie Ouellette
Coordonnatrice
Institut de recherche sur les exoplanètes — Université de Montréal
Tel: +1 613 531 1762
Courriel: nathalie.ouellette.2@umontreal.ca