Suivi photométrique de candidates exoplanètes identifiées par le Transiting Exoplanet Survey Satellite

Abstract

La majorité des exoplanètes connues à ce jour ont été découvertes par la méthode du transit, qui infère indirectement l’existence de tels objets, si l’alignement le permet, en mesurant la baisse temporaire et répétée de la brillance d’une étoile lors du passage d’une exoplanète devant celle-ci. La recherche de biosignatures, donc de vie, dans l’atmosphère d’une exoplanète est désormais le principal objectif dans ce domaine d’études, et pour maintes raisons, celles de taille de moins d’approximativement deux rayons terrestres autour d’étoiles naines rouges sont particulièrement convoitées. Afin de connaître davantage de tels systèmes dans le voisinage solaire et dans toutes les régions du ciel, le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) fut lancé en avril 2018. Le grand échantillonnage de 21'' par pixel des caméras à bord de TESS résulte fréquemment à une contamination des données des étoiles d’intérêt montrant un signal prometteur de transit, par le flux d’autres étoiles à proximité. Lorsque l’une de ces sources contaminantes est une étoile binaire à éclipses, phénomène astrophysique pouvant mimer un transit, la détection constitue très souvent un événement faux positif. Ainsi, de nouvelles observations photométriques et spectroscopiques sont généralement requises pour identifier les véritables exoplanètes. Ce mémoire présente les résultats du suivi photométrique de neuf candidates exoplanètes identifiées par TESS à l’Observatoire du Mont-Mégantic avec la caméra Planètes Extra-Solaires en Transit et Occultations (PESTO). Une routine d’ajustement de courbe de transit développée durant cette maîtrise procure une estimation de certains paramètres physiques (rayons, demi-grand axe et inclinaison) des candidates. Parmi celles-ci, TOI 1452.01 ressort du lot, car cette probable exoplanète d’environ deux rayons terrestres orbite dans la zone habitable de son hôte naine rouge, c’est-à-dire à une distance permettant la présence d’eau liquide à sa surface.

The majority of the exoplanets known to date have been discovered using the transit method, which indirectly infers the existence of such objects by measuring a temporary and repeated drop in the brightness of a star when, for the right alignement, an exoplanet passes in front of it. The search for biosignatures, thus life, in an exoplanet atmosphere is now the main objective in this field of study, and for several reasons, planets with a radius less than approximately two Earth radii around red dwarfs are particularly targeted. With the goal of finding more such systems in the solar neighbourhood and in all regions of the sky, the Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) was launched in April 2018. The large image sampling of 21'' per pixel of the cameras on board TESS often results in data contamination of stars showing promising transit signal, by the flux of nearby stars. If one of these contaminating sources happens to be an eclipsing binary, an astrophysical phenomenon able to mimic a transit, the detection is most likely a false positive event. Thus, follow-up observations in photometry and in spectroscopy are generally required to identify the genuine exoplanets. This thesis presents the results of a photometric monitoring campaign at the Observatoire du Mont-Mégantic with the Planètes Extra-Solaires en Transit et Occultations (PESTO) camera of nine exoplanet candidates identified by TESS. A transit curve fitting routine developed during this master’s provides an estimation for certain physical parameters (radius, semi-major axis and inclination) of these candidates. Among them, TOI 1452.01 stands out, because this probable exoplanet has an estimated radius close to two Earth radii, in addition to being located within the habitable zone of its red dwarf host, i.e. at a distance allowing the presence of liquid water on its surface.