# Lettre de l'AT Exosystèmes n°12 (30 septembre 2025)
Chères et chers collègues,
Voici les nouvelles de l’AT Exosystèmes du 2025-09-30 :
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1. Annonce de l'enquête ELT
2. PhD thesis defense - Adrien Simonnin
3. PhD thesis defense - Yann Gutierrez
4. Propositions de stages de M2
5. 2 year postdoctoral position on the observations of exoplanet atmospheres
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Pour transmettre vos annonces ou résultats scientifiques que vous souhaitez diffuser à la communauté, écrivez-nous à l’adresse <newsletter-at-exos@services.cnrs.fr>
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1. Annonce de l'enquête ELT
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'Extremely Large Telescope (ELT) de l'ESO entre dans la dernière phase de sa construction, marquée par l'achèvement imminent du dôme (https://elt.eso.org/about/webcams/(https://elt.eso.org/about/webcams/)). La première lumière technique est attendue en mars 2029, et l'arrivée des premiers instruments sur site est prévue à l'horizon 2030. Structurer la communauté française autour des grandes thématiques scientifiques que portera ce télescope de 39 mètres de diamètre est essentielle. Dans cette perspective, nous vous invitons à remplir un questionnaire en ligne visant à mieux cerner les attentes, besoins et intérêts de la communauté. Cela nous permettra de vous proposer, dans les mois à venir, des outils et des actions adaptés.
Lien vers le questionnaire :
https://forms.gle/dfjN15xTPMeCK7Pv6(https://forms.gle/dfjN15xTPMeCK7Pv6)
Date limite : 15 octobre 2025
Merci pour votre participation !
[Transmis par Nicolas Laporte et Karine Perraut, responsables de l'Infrastructure de Recherche - Instrumentation ESO du CNRS/INSU]
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2. Annonce soutenance de thèse: Adrien Simonnin
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Title : Exploring the physical diversity of exoplanets and brown dwarves through high-resolution spectroscopy at the VLT and at the ELT
Date : Friday, 3rd October at 2:00 PM
Zoom link :
https://cnrs.zoom.us/j/93359401707?pwd=wEbHNrizvsnnJLU8xZWM2QuXNPtRMM.1
ID de réunion: 933 5940 1707
Code secret: UJVY75
The defence will be held in English.
Jury composition:
Suzanne AIGRAIN (Oxford University) - Reviewer
Christophe LOVIS (Observatoire de Genève) - Reviewer
Laura KREIDBERG (Max Planck Institute for Astronomy) - Examiner
Jayne BIRKBY (Oxford University) - Examiner
Tristan GUILLOT (Observatoire de la Côte d'Azur) - President
Gaël CHAUVIN (Max Planck Institute for Astronomy) - PhD supervisor
Mamadou N'DIAYE (Observatoire de la Côte d'Azur) - PhD co-supervisor
Abstract:
This thesis is devoted to the field of exoplanet research, focusing on atmospheric characterization using current high-resolution spectrographs on 10m-class telescopes such as the VLT and Gemini, and exploring the potential of future facilities like the ELT.
I first provide an overview of the various techniques used to detect and characterize exoplanets. Special attention is given to transit spectroscopy and direct imaging, the two main methods for atmospheric studies. I also discuss the modeling approaches used to interpret the data, from simple parameterized models to more advanced global circulation models (GCMs) capable of simulating complex 3D atmospheric processes.
The core of the thesis is divided into two parts. The first is dedicated to current observations, particularly through the ExoWinds program, which aims to study atmospheric winds in ultra-hot Jupiters. Based on a sample of five targets,
I conducted a comparative study revealing both diversity and common trends in the detected iron signals, likely caused by variations in planetary properties. My first publication focuses on one of these targets, TOI-1518b. Using two transits observed with the MAROON-X spectrograph, I performed a detailed analysis and detected 14 species in the planet's atmosphere. I used the cross-correlation technique with templates that I generated with the most recent molecular and atomic line lists. Comparison with GCMs revealed the presence of strong drag, while a retrieval analysis suggested an iron abundance consistent with solar values. However, the limitations of the GCMs and the retrieval model also highlighted possible biases, especially for ionized species and multi-species retrieval. This chapter concludes with my work on two other targets observed with CRIRES+. While WASP-20b did not yield conclusive results due to a low signal-to-noise ratio, the experience gained allowed me to successfully apply for observing time on WASP-76b during the ESO proposal process P112. Preliminary analysis shows promising indications of CO and H2O, and further investigation is planned to confirm these detections.
The second part of the thesis focuses on the ELT high-resolution spectrograph ANDES. I investigate the instrument's performance in high-contrast mode for the detection and characterization of exoplanets. In this context, I designed a Lyot coronagraph capable of reaching the required contrast of 10−3 at 25 mas at 1.6μm. This design was validated by the ANDES SCAO group and further developed at the Lagrange Laboratory, leading to a presentation to the consortium and its consideration for the upcoming "Preliminary Design Review". To simulate realistic observations with ANDES, I developed an end-to-end simulator called APU. This tool reproduces all steps from high-contrast image generation, photometric and noise modeling, to the injection of astrophysical scenes and final data analysis. I applied APU to a science case involving young Jupiters detected via direct imaging. Under excellent seeing conditions, the results show that planets with contrasts down to 10−7 could be detected at angular separations as small as 30 mas. These simulations emphasize the importance of developing optimized strategies for combining the planetary signal spread across multiple spaxels. The thesis concludes by outlining future prospects for the APU simulator. Beyond improvements to its realism, it will prove a promising tool to explore a wide range of science cases, including one of the key goals of ANDES: the detection of biosignatures in Earth-like exoplanets.
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3. Annonce soutenance de thèse: Yann Gutierrez
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Titre: APPRENTISSAGE PAR RENFORCEMENT POUR LA CORRECTION DE SURFACE D’ONDE EN IMAGERIE D’EXOPLANÈTES
Langue: Français
Date: 3 octobre 2025 à 14h00
Lieux: Amphithéâtre Evry Schatzman, bâtiment 18, Observatoire de Meudon
Lien en ligne: https://www.youtube.com/@lira-observatoiredeparis/streams(https://www.youtube.com/@lira-observatoiredeparis/streams)
Jury:
Patrice Martinez, MCF HDR Université Côte d’Azur Rapporteur
Romain Postoyan, DR CNRS/CRAN Rapporteur
Florence Cloppet, Prof. Université Paris Cité Examinatrice
Guy Perrin, Astronome Observatoire de Paris Examinateur
Lucie Leboulleux, CR CNRS/IPAG Examinatrice
Gilles Orban de Xivry, 1er log. rech. Université de Liège Examinateur
Laurent Mugnier, DR ONERA Directeur de thèse
Johan Mazoyer, CR HDR CNRS/LIRA Directeur de thèse
Baptiste Abeloos, CR ONERA Encadrant, membre invité
Olivier Herscovici-Schiller, CR ONERA Encadrant, membre invité
Résumé:
L’imagerie directe est une méthode essentielle pour étudier la formation des systèmes planétaires et rechercher des biosignatures dans les atmosphères d’exoplanètes semblables à la Terre. Elle consiste à observer la lumière émise ou réfléchie par une exoplanète, mais se heurte à deux défis majeurs : la faible séparation angulaire entre la planète et son étoile, et le contraste extrême entre leurs flux lumineux. Le premier est surmonté par l’augmentation du diamètre des télescopes. Le second est atténué à l’aide d’un coronographe, instrument conçu pour filtrer la lumière stellaire tout en préservant celle de sources proches. Cependant, la présence d’aberrations quasi-statiques en amont du coronographe entraînent des fuites de lumière stellaire qui se manifestent sous forme de tavelures dans les images et peuvent masquer le signal planétaire.
La minimisation des résidus stellaires aux niveaux de contraste visés impose une commande de la surface d’onde à des précisions sub-nanométriques. L’approche usuelle consiste à asservir le système en alternant des étapes d’estimation de la surface d’onde, à partir d’images acquises au plan focal scientifique, et des étapes de calcul d’une commande à appliquer à des miroirs déformables. Ces méthodes, qui reposent sur un modèle physique de l’instrument, permettent de creuser une zone sombre — ou dark hole — dans l’image coronographique, où le contraste est suffisant pour révéler un compagnon. Cependant, les erreurs liées à ces modèles limitent les performances actuelles en-dessous des exigences nécessaires pour l’imagerie d’exo-Terres.
Par ailleurs, l’apprentissage par renforcement profond, à l’intersection de l’apprentissage profond et de la commande optimale, consiste à entraîner un agent autonome à sélectionner des actions à partir d’interactions avec son environnement, dans le but d’optimiser un signal de récompense. Combinée à des réseaux de neurones convolutifs capables d’extraire des relations complexes à partir d’images, cette approche fondée sur les données offre une alternative prometteuse aux méthodes classiques fondées sur des modèles physiques.
La première partie de la présentation est consacrée au développement de la méthode dans un contexte simulé d’optique active spatiale. L’agent commande directement un miroir déformable en plan pupille à partir d’images de diversité de phase, afin de maximiser une récompense fondée sur le rapport de Strehl. Il apprend à corriger les aberrations à une précision nanométrique, tout en restant robuste à des niveaux de bruit élevés.
La seconde partie étend cette approche à l’imagerie coronographique. Le critère d’optimisation devient le contraste dans le dark hole, et les observations des images de diversité obtenues par poussées d’actionneurs individuels. La méthode est validée sur des simulations simplifiées d’un banc d’imagerie haut contraste, où elle a permis d’obtenir les premiers dark holes par apprentissage par renforcement.
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4. Propositions de stages de M2
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Le serveur de stages de la SF2A (qui regroupe les propositions de stage de M2 de tous les Master astro français) est ouvert. Vous pouvez commencer à y déposer vos propositions, propositions auxquelles les étudiant·es de chaque Master auront accès à partir du 20 octobre.
Le site en question est celui-ci: https://stages-masters.sf2a.eu/(https://stages-masters.sf2a.eu/)
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5. 2 year postdoctoral position on the observations of exoplanet atmospheres
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2 year postdoctoral position on the observations of exoplanet atmospheres at high and low resolution in Toulouse, France.
In the context of the Exo-ATMO ANR funded proposal, we open a 2 year position for a postdoctoral researcher in Toulouse, starting between November 2025 and March 2026. The researcher will gather archival data from all available sources and plan and prepare new observations with SPIRou@CFHT for a small sample of exoplanets in order to obtain the most precise understanding of their atmospheres. They will work jointly with a PhD student, starting September 2026, to obtain observational constraints on the 3D structure of exoplanet atmospheres by combining low and high resolution. The position includes national and international travels to conferences. For more information on the position or on the application, please contact florian.debras@cnrs.fr(mailto:florian.debras@cnrs.fr)
[Transmis par F. Debras]