Caractérisation des systèmes d'exoplanètes par imagerie directe : vers les premiers résultats de SPHERE sur le Very Large Telescope

Characterization of exoplanetary systems with the direct imaging technique : towards the first results of SPHERE at the Very Large Telescope

• Auteur / Autrice : Alice Zurlo
• Direction : Claire Moutou, Raffaele Gratton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique et Cosmologie
• Date : Soutenance le 01/06/2015
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Università degli studi (Padoue, Italie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Magali Deleuil
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Giampaolo Piotto, Gaël Chauvin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Alessandro Sozzetti, Niranjan Thatte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie en astronomie

Optique adaptative

Exoplanètes

Mots clés libres

Imagerie directe

Planètes extrasolaires

Exoplanètes

Vlt

Sphere

Irdis

Ifs

Formation planètaire

Naco

Direct imaging

Exoplanets

Vlt

Irdis

Ifs

Naco

Planetary formation

Résumé

Aujourd’hui, plus de 1800 planètes qui orbitent autour d’étoiles en dehors du système solaire ont été découvertes. La plupart des planètes découvertes actuellement a été révélée grâce aux méthodes indirectes. Par contre, avec ce type de techniques, la caractérisation des planètes ne peut pas être complète si on n’utilise pas plusieurs techniques simultanément. Aussi, pour obtenir le spectre de la planète, il doit y avoir un transit et même dans ce cas là,le signal est très faible par rapport au signal de l’étoile. L’observation directe de ces objets, appellée imagerie directe, est maintenant possible grâce à des systèmes très avancés d’optique adaptative installés sur des télescopes de classe 8m. L’imagerie directe permet l’observation des planètes sufisamment lumineuses et éloignées de l’étoile principale en utilisant un masque qui cache la lumière de la dernière. Cette technique est donc efficace en particulier pour des systèmes jeunes et voisins car la luminosité intrinsèque de la planète diminue avec l’âge et la séparation réelle de la planète dépend de la distance du système. Dans le VLT au Paranal (Chili), deux instruments sont dédiés à ce type de recherche : NACO et SPHERE. SPHERE a vu sa première lumière en Mai 2014, et est maintenant prêt à commencer une enquête consacrée à la découverte de planètes autour de systèmes jeunes et voisins, NIRSUR. Cet instrument se compose de trois sous-systèmes : IRDIS, IFS et ZIMPOL.

In the year of the 20th anniversary of the discovery of the first extrasolar planet we can count more than 1800 companions found with different techniques. The majority of them are indirect methods that infer the presence of an orbiting body by observing the parent star (radial velocity, transits, astrometry). In this work we explore the technique that permits to directly observe planets and retrieve their spectra, under the conditions that they are bright and far enough from their host star. Direct imaging is a new technique became possible thanks to a new generation of extreme adaptive optics instruments mounted on 8m class telescopes. On the Very Large Telescope two instruments dedicated to the research for exoplanets with direct imaging are now operative: NACO and SPHERE. This thesis will describe the development and results of SPHERE from its predecessor NACO to its integration in laboratory and the final on sky results.