Thèse soutenue

Modélisation des émissions aurorales de Jupiter dans l'ultraviolet. Modélisation de l'émission Lyman ¯ de Jupier chauds

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Auteur / Autrice : Hélène Menager
Direction : Jean Lilensten
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Astrophysique et milieux dilués
Date : Soutenance le 01/07/2011
Etablissement(s) : Grenoble
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Planétologie de Grenoble (1999-2010)
Jury : Président / Présidente : Nadege Meunier
Examinateurs / Examinatrices : Jean Lilensten, Alain Lecavelier des etangs, François Forme, Mathieu Barthelemy
Rapporteurs / Rapporteuses : France Allard, Renee Prange

Résumé

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La première partie de cette thèse présente une modélisation des émissions aurorales de Jupiter dans l'ultraviolet. Le but de ce travail est de quantifier comment ces émissions permettent de contraindre l'énergie des électrons qui précipitent dans la haute atmosphère polaire de la planète. Deux types d'émissions sont étudiés : celle de la raie Lyman alpha de l'hydrogène atomique ainsi que celles de H2. Les précipitations d'électrons aurorales sont modélisées à l'aide d'un code de transport cinétique. Le profil et l'intensité de la raie H Lyman alpha sont obtenus avec un code de transfert radiatif. Des spectres synthétiques des émissions de H2 sont calculés. En étudiant la variabilité des raies en fonction de l'énergie des électrons nous montrons que seules des observations à très haute résolution permettront de contraindre fortement les précipitations d'électrons. La deuxième partie de cette thèse présente la première modélisation de l'émission H Lyman alpha d'un Jupiter chaud jamais réalisée. Si elle était détectée, cette raie permettrait de caractériser l'environnement des planètes extrasolaires. L'émission de l'étoile est beaucoup plus intense que celle de la planète, ce qui rend la détection de la raie planétaire très difficile. Les seules estimations de contraste qui avaient été réalisées jusqu'à présent découlaient d'extrapolations basées sur l'émission de Jupiter. Nous introduisons ici des outils appropriés au calcul des émissions des Jupiter chauds, en tenant compte des spécificités de leur haute atmosphère, et notamment leur forte ionisation et leurs températures qui dépassent les 10 000 K. Nous évaluons l'émission Lyman alpha de deux Jupiter chauds, en tenant compte de plusieurs sources d'excitation des particules : les émissions aurorales et thermiques sont calculées, ainsi que l'émission excitée par le rayonnement de l'étoile. Nous montrons que, dans le cas du Jupiter chaud HD 209458b, la détection de l'émission planétaire n'est pas possible avec les instruments actuels. En revanche la raie Lyman alpha du Jupiter chaud HD 189733b semble pouvoir être détectée avec l'instrument STIS du télescope spatial Hubble.