Détection et caractérisation d’exoplanètes avec le télescope spatial CoRoT : contributions à la découverte et étude physique de la super-terre CoRoT-7b

Detection and caracterisation of exoplanets with the space telescope CoRoT : contributions to the discovery and physical study of the super-earth CoRoT-7b

• Auteur / Autrice : Benjamin Samuel
• Direction : Alain Léger, Pascal Bordé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique
• Date : Soutenance le 28/04/2011
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'astrophysique spatiale (Orsay, Essonne ; 1990-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Bibring
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Léger, Pascal Bordé, Jean-Pierre Bibring, Suzanne Aigrain, Pierre Barge, Annie Baglin, Olivier Grasset, Alain Lecavelier des Étangs
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Suzanne Aigrain, Pierre Barge

Mots clés

Mots clés contrôlés

Planétologie

Vénus (planète) -- Passage

Exoplanètes

Mots clés libres

Exoplanètes

Transit

CoRoT

Super-terre

Exoplanets

Transit

CoRoT

Super-earth

Résumé

La photométrie des transits permet de détecter des planètes extrasolaires en mesurant leur rayon. Dans cet objectif, le télescope spatial CoRoT (Convection, Rotation et Transit planétaires), lancé en décembre 2006, est doté d'un photomètre de haute précision permettant à la fois l'étude de la structure interne des étoiles par astérosismologie et la détection de planètes par la méthode des transits. Pour cette thèse, j'ai développé différents outils informatiques permettant la détection, l'analyse détaillée de transits dans les courbes de lumière de CoRoT. J'ai appliqué ces outils aux quelques 12 000 étoiles observées durant chacune des dix premières campagnes d'observation. La collaboration des équipes de détection et de suivi au sol par d'autres méthodes d'observation a permis, à ce jour, la découverte de quinze planètes et deux naines brunes.Il est possible de contraindre les modèles de ces exoplanètes grâce à la connaissance des paramètres (masse, rayon): gazeuses, de glace, telluriques, ou d'autres types mixtes.La recherche de planètes rocheuses en particulier est un objectif motivé tant par la rareté des détections de ces objets jusqu'à présent (liée à leur faibles rayon et masse), que par la grande variété potentielle de leur nature.Ainsi, la découverte de CoRoT-7b, la première exoplanète compatible avec un modèle rocheux et dont le rayon (1,6 rayon terrestre) et la masse (environ 7 masses terrestres) ont pu être mesurés, a permis d'élaborer un modèle physique auquel j'ai contribué.J'ai étudié la possibilité d'observer cette planète très chaude en proche infrarouge avec le JWST, au cours de son orbite, afin d'estimer le contraste de température entre les faces jour et nuit. Ceci doit permettre de confirmer / invalider notre modèle qui suppose l'absence d'une atmosphère suffisamment dense pour redistribuer la chaleur à la surface de CoRoT-7b.

The transit photometry makes it possible to detect exoplanets by measuring their radii. Pursuing this goal, the space telescope CoRoT (Convection, Rotation and planetary Transits), launched in December 2006, is equiped with a high-precision photometer allowing both planet detection by transit photometry, and stellar physics studies (asteroseismology).For this PhD thesis, I have developed various computing tools for the detection and detailed analysis of the transits in CoRoT light curves. I have applied these tools to almost 12 000 stars observed during each of the first ten campaigns of observation. The collaboration between the detection and ground based follow-up teams led to the discovery, up to now, of fifteen planets and two brown dwarfs.It is possible to constrain the physical natures of these exoplanets thanks to the knowledge of the masses and radii: they can be gazeous, icy, rocky or with an mixed nature.The search for rocky planets in particular, is a goal motivated by their singular nature, and both by the paucity of detections of these objects (due to their low masses and radii), Thus, the discovery of CoRoT-7b -- the first exoplanet compatible with a rocky model and whith measured radius (1.6 Earth radius) and mass (around 7 Earth masses) -- allowed us to develope a physical model to which I contributed :I studied the possibility of observing this very hot planet in the near infrared range with JWST, during its orbit, to estimate the temperature contrast between the day and the night faces. This should allow to confirm / invalidate our model with atmosphere dense enough to redistribute heat at the surface of CoRoT-7b.