Lumière sur la diversité des petits mondes en transit d'étoiles solaires

Unveiling the diversity of small worlds transiting solar stars

• Auteur / Autrice : Théo Lopez
• Direction : Magali Deleuil, Alexandre Santerne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences de la matière. Astrophysique et cosmologie
• Date : Soutenance le 20/01/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM)
• Jury : Président / Présidente : Nadège Meunier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Amaury Triaud, Juan Cabrera
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Xavier Bonfils

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectropolarimétrie

Télescopes spatiaux

Photométrie astronomique

Astéroïdes

Astronomie

Mots clés libres

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Résumé

Les petites planètes, entre la taille de la Terre et celle de Neptune, présentent une grande diversité de compositions. Leur densité moyenne, obtenue en combinant la photométrie des transits avec la spectroscopie Doppler à haute précision, s’étend de mini-Neptunes peu denses aux super-Terres massives. L’exploration de ces petites planètes est limitée actuellement par la précision atteinte sur leurs paramètres fondamentaux. Alors que plus d’une centaine de ces planètes ont été caractérisées à l’heure actuelle, il n’est possible de déterminer précisément la composition que d’une douzaine d’entre-elles. L’objectif de cette thèse est de contribuer à l’étude de la diversité des petits mondes autour d’étoiles solaires en combinant deux des plus puissants instruments pour la détection d’exoplanètes : le télescope spatial Kepler et le spectrographe HARPS. Le premier objectif est l’exploitation et l’interprétation des données issues d’un large programme de deux ans sur HARPS, au sein d’un consortium européen, pour enrichir le nombre de petites planètes bien caractérisées, et faire le lien avec les scénarios de formation et d’évolution des corps planétaires. Au-delà de la précision des instruments, la limitation majeure dans l’identification des petits signaux planétaires est l’activité magnétique des étoiles. L’impact de ces bruits stellaires peut dans certains cas être dominant et il n’existe pour l’instant aucune méthode de correction parfaitement adaptée. Cette thèse s’intéresse à ces aspects incontournables. En particulier, l’intérêt de contraintes additionnelles issues d’observations avec des techniques variées, comme la spectropolarimétrie, est explorée

Small exoplanets, with sizes from Earth-like to Neptune-like, exhibit a surprising diversity in terms of composition. Their bulk density, derived by combining space-based transit photometry and high-precision Doppler spectroscopy, is ranging from low-density mini-Neptunes to massive super-Earths. The exploration of these small exoplanets is currently limited by the precision achieved on their fundamental properties. While about a hundred super-Earths have been characterized so far, it is possible to determine unambiguously whether they are rocky or gaseous only for a dozen of them. The objective of this PhD is to contribute to the study of the diversity of these small worlds around solar stars by combining the most powerful exoplanet-hunter instruments: the NASA Kepler space telescope within the K2 mission and the HARPS spectrograph at the European Southern Observatory. The first goal is to exploit and interpret the data from a 2-year large programme on HARPS within a European consortium, in order to increase the number of well characterised small planets, and make the link between the observations and the formation paths of these bodies. Beyond the instrumental precision, the main limitation to identify low-amplitude planetary signatures is the magnetic activity of stars. Stellar noises can be dominant and the existing correction methods are far to be perfect. This work also focuses on this primordial aspect and probe the additional constraints which can be brought by various observing techniques, particularly spectropolarimetry