Recherche de disques circumstellaires en imagerie directe

Search for circumstellar disks in high contrast imaging

• Auteur / Autrice : Sophia Stasevic
• Direction : Anne-Marie Lagrange, Anthony Boccaletti
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2021
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• 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 opérateur d'inscription : Observatoire de Paris (1667-....)

Mots clés

Mots clés libres

Planetes extrasolaires

Formation planetaire

Imagerie haut contraste

Disques protoplanetaires

Disques de débris

Extrasolar planets

Planetary formation

High contrast imaging

Protoplanetary discs

Debris discs

Résumé

Comprendre la formation et l'évolution des systèmes planétaires est un enjeu majeur de l'astronomie actuelle. La détection et la caractérisation des systèmes extrasolaires par imagerie directe consiste à analyser la lumière directement émise par des exoplanètes ou des disques circumstellaires grâce à des instruments à haute résolution angulaire et à haut contraste. Au sein de notre projet COBREX (COupling data and techniques for BReakthroughs in EXoplanetary systems exploration) financé par le European Research Concil (ERC), nous analyserons des données d'imagerie à haut contraste provenant d'archives et de nouvelles observations à l'aide d'algorithmes innovant permettant de repousser les limites de détection actuelles. Nous souhaitons, en particulier, détecter et caractériser un grand échantillon de disques circumstellaires : à la fois des disques protoplanétaires jeunes, témoins directs de l'étape de formation planétaire, et des disques de débris, analogues aux ceintures d'astéroïdes et comètes dans notre système solaire, qui coexistent avec les planètes une fois le système formé. Le but est de caractériser les liens entre disques et planètes, de caractériser la brillance des disques et d'extraire pour certains les propriétés de diffusion des particules de poussière pour caractériser leurs constituants, ces propriétés jouant un rôle central dans la formation planétaire. Afin de remplir ces objectifs, le PhD mènera, au sein d'une équipe, un ambitieux programme de réduction et d'analyse de données d'imagerie à haut contraste provenant de l'instrument SPHERE sur le Very Large Telescope (VLT) en développant des techniques de réduction adaptées pour les disques. La thèse inclura les: - Développement et tests des nouveaux outils d'analyse de données d'imagerie à haut contraste adaptés pour les disques. Ceci inclut des outils basés sur l'intelligence artificielle adaptés à l'imagerie haut-contraste afin d'exploiter la richesse et diversité de la base de données SPHERE accumulées depuis le début des opérations de l'instrument. - Application de ces outils pour la détection de nouveaux disques. - Interprétation des données : étude des systèmes individuels, caractérisation des disques découverts (morphologie, brillance, asymétrie, extraction des propriétés de diffusion), statistiques des disques détectés et liens avec la formation planétaire. - Observations en imagerie haut contraste avec le Very Large Telescope de l'ESO, JWST, etc.

The detection and the characterisation of extrasolar systems in direct imaging is a major goal of modern astrophysics. In our project COBREX (COupling data and techniques for BReakthroughs in EXoplanetary systems exploration) funded by a European Research Grant (ERC), we will use new algorithms to analyse high contrast imaging data from archive and future observations, so as to significantly push the current detection limits. Our aim is, in particular, to image a large sample of circumstellar discs: either young planet-forming discs for which detailed surface brightness analysis is still missing, and debris discs surrounding fully formed planetary systems for which the planet-disc interactions can be studied. For some of those discs, the scattering properties can be extracted to constrain the physics of the dust particles. To fulfil these objectives, the PhD will lead an ambitious reduction and analysis program from the SPHERE instrument at the Very Large Telescope (VLT), developing new techniques tailored for discs. The PHD will include: - Development and tests of new high-contrast imaging algorithms tailored for discs. This includes tools based on artificial intelligence adapted for high-contrast imaging in order to fully benefit from the large database of images available since the beginning of the operations of SPHERE. - Application of those algorithms for the detection of new discs. - Data interpretation: study of individual systems, characterisation of the discs (morphology, surface brightness, asymmetry, scattering properties), statistical study, implication for planet formation processes. - High contrast imaging observations with the VLT at ESO, JWST, etc.