Reflected Light of Exoplanets : a case study of WASP-43b using the Hubble Space Telescope

Avec près de 4000 exoplanètes connues, le domaine est passé de simplement détecter des exoplanètes à étudier leurs propriétés atmosphériques. Cependant, les spectres en lumières réfléchies de ces objets sont encore mal compris. Les exoplanètes réfléchissent une partie de la lumière qu’elles reçoivent de leur étoile, selon les propriétés de l’atmosphère, ce qui affecte le budget énergétique de la planète. Les Jupiters chaudes, c’est-à-dire des planètes de types Jupiter avec des périodes orbitales très courtes, sont les cibles les plus faciles à observer par spectroscopie des éclipses. L’albédo est une mesure directe de la lumière réfléchie qui peut être mesurée pendant que la planète passe derrière l’étoile hôte. Dans leur cas spécifique, une incohérence apparente, appelée le problème d’albédo des Jupiters chaudes, reste non résolu. Alors que les géantes gazeuses du système solaire ont des albédos de Bond inférieurs aux albédos géométriques, les mesures dans le visible et l’infrarouges pour HD 189733b et HD 209458b indiquent le contraire. Ceci pourrait être expliqué par des albédos géométriques plus élevés à des longueurs d’onde UV/visibles hors de la bande passante de Kepler, mais très peu de mesures existent pour corroborer cela. Ce mémoire présente le spectre de réflexion complet de WASP-43b, incluant 3 mesures d’éclipse obtenues par le HST (290-570 nm) ainsi que 28 obtenues par la mission TESS (600-1000 nm). Lorsque combinées avec les observations Spitzer ou les observations d’éclipse du JWST à venir, ces mesures répondront à des questions-clés concernant la structure et composition atmosphérique de la planète, le budget énergétique global et sa circulation. With nearly 4000 exoplanets known, the field has evolved from merely detecting exoplanets to actually probing atmospheric properties. However, reflected light spectra from these objects are still not fully understood. Exoplanets reflect a portion of the light that they receive from the star, the amount of which depends on the properties of the atmosphere and in turn affects the energy budget of the planet. Hot Jupiters, i.e. Jupiter-like planets giants with very short orbital periods are the easiest targets amenable to eclipse spectroscopy. Albedo is a direct measure of reflected light that can be measured while the planet eclipses behind the host star. In the specific case of these intriguing planets, an apparent inconsistency, termed as the hot Jupiter Albedo Problem, remains unsolved. While Solar System gas giants show Bond albedos lower than geometric albedos, the measurements from optical and infrared instruments for HD 189733b and HD 209458b show the opposite. This phenomenon has the potential to be explained by higher geometric albedos at UV/optical wavelengths outside the Kepler bandpass, but very few measurements exist to corroborate this. This thesis presents WASP-43b’s full reflection spectrum, including 3 eclipse measurements obtained by the HST (290-570 nm) along with 28 obtained by the TESS mission (600-1000 nm). When combined with the Spitzer or the upcoming JWST’s eclipse observations, these measurements will answer key questions about the planet’s atmospheric composition and structure, global energy budget and circulation.

Keyphrases: planètes et satellites: atmosphères, étoiles: techniques individuelles (WASP- 43), techniques: photométriques, planets and satellites: atmospheres, stars: individual (WASP-43), techniques: photometric