Imagerie directe de systèmes planétaires avec SPHERE et prédiction des performances de MICADO sur l’E-ELT

Direct imaging of planetary systems with SPHERE and prediction of MICADO performance on the E-ELT

• Auteur / Autrice : Clément Perrot
• Direction : Gérard Rousset, Anthony Boccaletti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Astronomie, Astrophysique
• Date : Soutenance le 06/10/2017
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (Meudon, Hauts-de-Seine ; 2002-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Jacques Le Bourlot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gérard Rousset, Anthony Boccaletti, Jacques Le Bourlot, Pascal Bordé, Fabien Malbet, Bruno Lopez, Maud Langlois
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Bordé, Fabien Malbet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Planètes -- Origines

Coronographes

Imagerie en astronomie

European Extremely Large Telescope

Disques protoplanétaires

Exoplanètes

Mots clés libres

Disques circumstellaires

Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE)

The Multi-AO Imaging Camera for Deep Observations (MICADO)

Exoplanets

Circumstellar disks

Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE)

The Multi-AO Imaging Camera for Deep Observations (MICADO)

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans la thématique de l'étude de la formation et de l'évolution des systèmes planétaire grâce à la méthode de l'imagerie à haut contraste, aussi appelée imagerie directe, par comparaison aux méthodes de détection dites "indirectes". Le travail que je présente dans ce manuscrit s'articule en deux parties bien distinctes. La première partie concerne la composante observationnel de ma thèse, à l'aide de l'instrument SPHERE installé au Very Large Telescope, au sein du consortium du même nom. L'instrument SPHERE a pour objectif la détection et la caractérisation de jeunes et massives exoplanètes mais également de disques circumstellaires allant des très jeune disques protoplanétaires aux disques de débris, plus âgés. Ainsi, je présente dans ce manuscrit ma contribution au programme SHINE, un grand relevé de 200 nuits dont le but est la détection de nouvelles exoplanètes ainsi que la caractérisation spectrale et orbitale des quelques compagnons déjà connus. J'y présente également les deux études de disques circumstellaires que j'ai réalisées, autour des étoiles HD 141569 et HIP 86598. La première étude ayant permis la découverte d'anneaux concentriques à quelques dizaine d'UA de l'étoile ainsi que de asymétrie dans le flux du disque inhabituelle. La seconde étude porte sur la découverte d'un disque de débris présentant également une asymétrie en flux inhabituelle. La deuxième partie concerne la composante instrumentale de mon travail de thèse, au sein du consortium MICADO, en charge de la conception de la caméra du même nom qui sera l'un des instruments de première lumière de l'Extremely Large Telescope Européen (ELT). Dans ce manuscrit, je présente l'étude que j'ai menée afin de définir le design de certain composant du mode coronographique de MICADO tout en tenant compte des contraintes de l'instrument qui n'est pas dédié à l'imagerie haut contraste, contrairement à SPHERE.

This thesis is performed in the context of the study of the formation and evolution of planetary systems using high contrast imaging, also known as direct imaging in contrast to so-called "indirect" detection methods. The work I present in this manuscript is divided into two distinct parts.The first part concerns the observational component of my thesis, using the SPHERE instrument installed at Very LargeTelescope. This work was done as part of the consortium of the same name. The purpose of the SPHERE instrument is to detect and characterize young and massive exoplanets, but also circumstellar disks ranging from very young protoplanetary disks to older debris disks. In this manuscript, I present my contribution to the program SHINE, a large survey with an integration time of 200 nights' worth of observation, the goal of which is the detection of new exoplanets and the spectral and orbital characterization of some previously-known companions. I also present the two studies of circumstellar disks that I made, around the stars HD 141569 and HIP 86598. The first study allowed the discovery of concentric rings at about ten AU of the star along with an unusual flux asymmetry in the disk. The second study is about the discovery of a debris disk that also has an unusual flux asymmetry. The second part concerns the instrumental component of my thesis work done within the MICADO consortium, in charge of the design of the camera of the same name which will be one of the first light instruments of the European Extremely Large Telescope (ELT). In this manuscript, I present the study in which I define the design of some components of the coronagraphic mode of MICADO while taking into account the constraints of the instrument - which is not dedicated to high contrast imaging, unlike SPHERE.