Les 5 prochaines années représentent une opportunité unique dans l’histoire de l’astrophysique planétaire. Pour la première fois, les techniques observationnelles, les modèles théoriques et un nombre suffisant d’exoplanètes sont connues pour caractériser spectroscopiquement une large diversité de planètes: des planètes géantes incroyablement chaudes à des planètes tempérées de la taille de la Terre qui sont dans la zone habitable de leur étoile hôte.

Plusieurs questions demeurent: comment et où se forment les planètes? Quels matériaux les composent? Quels gaz se trouvent dans leur atmosphères? Quel rôle jouent les nuages et la brume? Quelle est la taille maximale d’une planète terrestre? Quelle est la taille minimale d’une planète gazeuse? Et finalement, quelles planètes peuvent abriter la vie?

L’équipe du professeur Benneke est dans une position exceptionnelle pour répondre à plusieurs des questions énumérées ci-dessus parce qu’elle conduit présentement plusieurs programmes observationnels inédits qui utilisent les télescopes spatiaux Hubble et Spitzer, ainsi les télescopes de 10 mètres du Keck. Professeur Benneke et ses collaborateurs ont développé des outils d’analyse et de modélisation puissants pour interpréter ces ensembles de données uniques. Les questions sur lesquelles le groupe du Professeur Benneke travaille sont:

• Explorer la diversité des atmosphères planétaires des super Terres et des exo-Neptunes grâce à la technique de spectroscopie de transit avec le télescope spatial Hubble. Professor Benneke est le chercheur principal du plus gros programme de Hubble pour caractériser les petites exoplanètes.
• Sonder la formation des planètes géantes en utilisant la spectroscopie infrarouge haute résolution sur les télescopes de 10 mètres du Keck
• Caractérisation de l’atmosphère et cartographie des exoplanètes grâce au futur télescope spatial James Webb (JWST)
• Comprendre les types de nuages exotiques sur les exoplanètes
• Découvrir et faire la caractérisation initiale des cibles idéales pour le télescope spatial James Webb en utilisant la missions K2, le télescope spatial TESS et un suivi grâce à des observatoires au sol

Le cycle d'activité magnétique du Soleil est à la fois le moteur et la source d'énergie de tous les phénomènes éruptifs ayant des impacts sur la Terre, que ce soit au niveau de la météo spatiale, des dommages aux infrastructures technologiques, ou de l'influence possible sur les variations à long terme du climat. Les travaux de recherche de Paul Charbonneau et de son groupe visent, entre autres, à améliorer notre compréhension des mécanismes physiques à l'origine de ce cycle magnétique, et des importantes fluctuations observées dans son amplitude et sa durée. Le principe physique unificateur sous-jacent à tous les phénomènes qui sont modélisés est l'interaction non linéaire entre le champ magnétique du Soleil et les écoulements fluides présents dans ses couches extérieures.

Paul Charbonneau et son équipe ont récemment réussi une grande première mondiale, soit la mise au point d'une simulation numérique magnétohydrodynamique de la convection solaire produisant un champ magnétique aux grandes échelles spatiales, et dont l'évolution spatiotemporelle ressemble en bien des points au cycle solaire. Ceci inclut, en particulier, des inversions régulières de la polarité magnétique sur une échelle multi-décennale. Des approches novatrices à l'étude des effets structurants du champ magnétique solaire permettent maintenant d'envisager le couplage des modèles du cycle d'activité à ceux décrivant les variations de l'irradiance spectrale et de la luminosité solaire au cours du cycle d'activité, étape essentielle dans le but de mieux comprendre le rôle possible de l'activité solaire dans le changement climatique.

Ne laissez pas le nom vous tromper : les trous noirs ne sont pas que de l’espace vide. Ce sont les objets les plus étranges et les plus fascinants de l’Univers, si étranges qu’Einstein lui-même ne crut pas en leur existence. Pourtant, il est maintenant établi, hors de tout doute, que les trous noirs existent et qu’ils jouent un rôle fondamental dans l’Univers.

La professeure Julie Hlavacek-Larrondo est une experte de renommée internationale dans l’étude des trous noirs supermassifs. Professeure agrégée au Département de physique de l’Université de Montréal, ses travaux ont eu des répercussions majeures dans la compréhension de la coévolution des galaxies et des trous noirs.

En plus d’être lauréate d’une panoplie de prix d’excellence en recherche, dont une Chaire de recherche du Canada, Mme Hlavacek-Larrondo s’est vue octroyer, à titre de chercheuse principale, du temps d’utilisation sur les plus grands télescopes du monde, incluant le Chandra X-ray Observatory, le nouveau Very Large Array, le Hubble Space Telescope et les observatoires Gemini. Plusieurs des projets de mes étudiants découlent du temps que nous obtenons sur ces télescopes.

Lorsque un trou noir supermassif accrête de la matiere, il manifeste souvent des propriétés remarquables: il peut être si brillant que sa luminosité finit par surpasser celle de la galaxie, et peut créer des jets de particules relativistes si puissants que ces jets finissent par se propager à des distances phénoménales, souvent beaucoup plus grandes que la taille de la galaxie elle-même. Les trous noirs jouent donc un rôle indéniable sur les propriétés finales du milieu environnant. Malgré cette importance, les détails de ce rôle demeurent peu connus.

Le but de sa recherche est ainsi de mener des projets originaux et d’avant-garde qui vont considérablement améliorer notre compréhension des trous noirs. Pour accomplir ceci, Mme Hlavacek-Larrondo utilise aussi des techniques innovatrices en intelligence artificielle (apprentissage automatique / deep learning) qui permettent de percer le mystère de ces objets, contribuant ainsi irrévocablement à l’expansion de l’univers du possible.

Elle est  aussi une ardente défenseuse de la diversité et a notamment cofondé le projet Parité sciences (www.paritesciences.com).

Avec mes collaborateurs de l'Université Libre de Bruxelles je m'interesse à l'élaboration des équations d'état de la matière des étoiles à neutrons, et des coeurs de supernovas de Type II. Ces équations sont contraintes à la fois par des données nucléaires (notamment les masses) et par des résultats des calculs genre Brueckner sur la matière nucléaire.

Champs d'expertise

• Astrophysique nucléaire
• Étoiles à neutrons
• Coeurs de supernovas de Type II

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.

Ma recherche porte sur la simulation de la magnétohydrodynamique de la couronne solaire. À long terme, il s'agit de pouvoir prédire avec au moins 12 heures d'avance si une région active produira une éruption et par quel processus physique. La reconstruction à la fois de la zone convective située sous une région active mais aussi de la chromosphère et de la photosphère est nécessaire ainsi que l'assimilation, dans les modèles, des données satellite disponibles. Enfin, je m'intéresse également à la convection thermique turbulente. Pour ces études, j'utilise des ordinateurs parallèles.