L'étude des exoplanètes vise à établir la prépondérance et la diversité des systèmes planétaires dans notre galaxie, à comprendre comment ces systèmes se forment et évoluent, à maîtriser la physique en jeu dans leur atmosphère et leur intérieur, et ultimement, à détecter des traces de vie ailleurs dans l'Univers. C’est dans cette lignée que les principaux travaux du groupe de recherche du professeur David Lafrenière s'inscrivent. Les recherches sont principalement effectuées grâces aux techniques d'imagerie directe aux longueurs d’onde infrarouges pour détecter de nouvelles planètes, pour ensuite en mesurer les propriétés physiques. Pour parvenir à "voir" ces planètes très faibles et très rapprochées de leur étoile qui est plusieurs millions de fois plus brillante, il est nécessaire de continuellement mettre au point de nouvelles techniques d'observation et de traitement d'images et même construire de nouveaux instruments. Avec la technologie actuelle, il est possible de détecter des planètes géantes gazeuses ayant des orbites de la taille du système solaire externe ou plus grandes.

En plus de l'imagerie directe de planètes, le groupe de recherche du professeur David Lafrenière s'intéresse aussi à la caractérisation des planètes de type « Jupiter chaude » en utilisant la spectro-photométrie de transit/d'éclipse et le chronométrage de transit. Les travaux du groupe sont aussi axés sur l'étude des naines brunes, sur la recherche d’étoiles jeunes de faible masse dans le voisinage solaire, et sur l'étude de la multiplicité stellaire et sous-stellaire.  David Lafrenière est le chercheur principal du projet PESTO.

Mes travaux de recherche portent sur le vent des étoiles les plus massives. À cause de leur grande luminosité atteignant un million de fois celle du Soleil, ces étoiles perdent une fraction significative de leur masse au cours de leur vie. Ce vent stellaire n'est pas symétrique et homogène. Non seulement contient-il des inhomogénéités à petites échelles s'apparentant à la turbulence mais dans certains cas, on y retrouve également des structures à grande échelle. Ces dernières sont particulièrement intrigantes car elles sont engendrées par un mécanisme encore non-identifié se produisant à la surface de l'étoile.

Les mécanismes possibles inclus les champs magnétiques ou les pulsations, deux processus physique importants pour l'évolution des étoiles massives mais pour lesquels nous possédons encore très peu d'information.

Les conséquences de ces structures à grande échelle sur les données observables (spectre, photométrie, taux de polarisation) peuvent aussi nous aider à déterminer un paramètre fondamental de ces étoiles: la vitesse de rotation. Cette donnée importante est habituellement impossible à mesurer pour les étoiles massives que j'étudie car leur surface est complètement enfouie derrière le vent très dense. Les structures à grande échelle étant attachées à la surface, l'identification d'une période dans les variations du spectre ou de la lumière de l'étoile nous permet de déduire la vitesse de rotation.