Le télescope spatial James Webb (JWST), lancé par la NASA le 25 décembre 2021, révolutionne notre compréhension du cosmos, en particulier dans le domaine des exoplanètes. Avec plus de 6 000 exoplanètes détectées, on découvre des mondes très variés, dont certains sans équivalent dans notre Système solaire, comme les « hot Jupiters » ou les « super-Terres ». JWST permet désormais la caractérisation détaillée des atmosphères exoplanétaires grâce à ses instruments spectroscopiques couvrant de 0,6 à 27 µm et sa grande surface collectrice de lumière (25 m²). Cette capacité permet de déterminer la composition moléculaire, la présence de nuages ou d’aérosols, le profil pression–température et les processus physiques et chimiques à l'œuvre dans ces atmosphères.

La méthode principale utilisée est celle dite des transits, observant les variations de luminosité lors du passage de la planète devant son étoile ou derrière elle (éclipse secondaire). Néanmoins, l’observation sur toute la période orbitale (phase curve)—qui contient aussi un transit et deux éclipses—fournit encore plus d’informations. Avec les courbes de phase, le budget énergétique, la structure longitudinale, et la circulation atmosphérique peuvent être directement observés. JWST a déjà obtenu des données en courbes de phase d’une qualité exceptionnelle. Beaucoup de ces ensembles de données sont désormais accessibles au public et contiennent une mine d’informations, mais ils ne sont que partiellement exploités. La durée de ces observations, la finesse des signaux très faibles (quelques dizaines de ppm), et la présence d’effets instrumentaux plus subtiles rendent l’exploitation de ces données plus complexe.

La thèse proposée se concentrera d’abord sur l’étude et la correction de ces effets instrumentaux, puis sur l’extraction des propriétés atmosphériques avec le logiciel TauREx (https://taurex.space/), sous la co-supervision de Quentin Changeat (Université de Groningen) et Pierre-Olivier Langage (CEA Paris-Saclay). Cette thèse participera à la préparation de l’exploitation scientifique de la mission ESA Ariel (lancement prévu en 2031), entièrement dédiée à l’étude des atmosphères exoplanétaires et qui pourrait observer près de 50 courbes de phase.