Médaille Tycho Brahe

La médaille Tycho Brahe est décernée chaque année par la Société astronomique européenne (EAS) en reconnaissance du développement ou de l'exploitation d'instruments européens ou de découvertes majeures basées en grande partie sur ces instruments. La médaille Tycho Brahe 2024 est décernée au professeur Francesco Pepe, du Département d'astronomie de l'Université de Genève, pour le développement et l'exploitation de spectrographes à haute résolution ultra-stables qui ont révolutionné la détection et la caractérisation des exoplanètes de faible masse.

Le professeur Francesco Pepe a obtenu son diplôme de physique et son doctorat en astrophysique à l'École polytechnique fédérale de Zurich (ETHZ), où il a mis au point un spectromètre d'imagerie infrarouge destiné à voler sous des ballons stratosphériques. Il a ensuite rejoint le département d'astronomie de l'Université de Genève, où ses aptitudes et ses compétences instrumentales se sont révélées décisives pour le développement du spectrographe HARPS pour l'ESO, de l'instrument jumeau HARPS-North sur le Telescopio Nazionale Galileo (TNG) à La Palma, et d'ESPRESSO sur le VLT. Depuis 2018, Francesco Pepe est professeur titulaire et directeur du département d'astronomie. Ses principaux thèmes de recherche sont la détection d'exoplanètes de petite masse via la mesure de vitesses radiales d'une extrême précision et la caractérisation d'atmosphères planétaires via la spectroscopie en transmission à haute résolution.

La découverte par Michel Mayor et Didier Queloz en 1995 de la première planète géante en dehors de notre système solaire, récompensée par le prix Nobel de physique 2019, a provoqué une révolution en astronomie en termes de compréhension de la formation et de l'évolution des planètes. Il s'en est suivi une poussée rapide pour développer les capacités d'observation nécessaires pour les étudier plus en détail. Le professeur Francesco Pepe a dirigé le développement de la prochaine génération de spectrographes ultra-stables pour des mesures extrêmement précises de la vitesse radiale (précision de 1 m/s et moins), notamment HARPS sur le télescope de 3,6 m de l'ESO, HARPS-North sur le Telescopio Nazionale Galileo (TNG) à La Palma, et ESPRESSO sur le Very Large Telescope de l'ESO.

Ces instruments sont au cœur des activités des astronomes qui étudient les exoplanètes. Les observations de HARPS ont conduit à la découverte d'une population inattendue de petites planètes, de super-Terres et de planètes de type Neptune proches de leur étoile, que l'on ne trouve pas dans notre système solaire. Pour confirmer et mesurer la masse des planètes candidates détectées par le satellite Kepler, une copie de HARPS a été développée et installée dans l'hémisphère nord sur le TNG de La Palma par un consortium international dirigé par le professeur Pepe. HARPS-Nord est depuis lors un instrument clé pour l'étude de la composition interne des planètes de faible masse. ESPRESSO, installé sur le VLT, a réalisé des mesures de vitesse radiale d'une précision inégalée (au niveau 3σ de 25 cm/s), ce qui a permis de mesurer la masse des planètes de faible masse, jusqu'à une masse inférieure à celle de la Terre pour les planètes situées sur des orbites proches.

Les spectrographes à haute résolution et ultra-stables mis au point pour mesurer avec une extrême précision la vitesse radiale se sont également révélés être des instruments parfaits pour l'analyse de l'atmosphère des exoplanètes par spectroscopie de transit. La stabilité et la fidélité spectrale de la nouvelle génération de spectrographes sont telles qu'elles ont rendu possible la séparation des informations spectrales provenant de la planète elle-même, par exemple grâce à la spectroscopie de transmission au sol, permettant ainsi l'étude des atmosphères planétaires.

Grâce au développement de spectrographes à haute résolution ultra-stables, la contribution du professeur Francesco Pepe au domaine des exoplanètes et à l'astrophysique en général a été remarquable.