Recherche et étude d'exocomètes

Search and study of exocomets

• Auteur / Autrice : Théo Vrignaud
• Direction : Alain Lecavelier des Étangs
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Astrophysique de Paris

Mots clés

Mots clés libres

Exoplanètes

Systèmes planétaires

Disques circumstellaires

Circumstellar disks

Planetary systems

Exoplanets

Résumé

Les exocomètes sont détectées et étudiées dans les systèmes planétaires jeunes via les observations spectroscopiques (pour le gaz) ou, plus récemment, via les observations photométriques (pour les poussières). Toutefois, malgré le grand nombre de détections, en particulier dans le système planétaire de Bêta Pictoris, l'origine de ces objets, leur interaction avec le gaz et les poussières interplanétaires d'une part, et avec les planètes massives d'autre part, et d'une manière générale leur rôle dans l'évolution des systèmes planétaires rentent encore à élucider. Le travail de thèse consistera à détecter de nouvelles signatures d'exocomètes et à étudier les objets connus. Ce travail fera appel à la combinaison d'une approche à la fois observationnelle et théorique. Du coté des observations, le doctorant pourra s'intéresser aux nombreuses observations spectroscopiques déjà obtenues dans l'ultraviolet avec le Télescope spatial Hubble (HST), ou aux données photométriques des missions Kepler et TESS de la NASA. En tant que membre du Board de la mission CHEOPS de l'ESA, Alain Lecavelier a accès à l'ensemble des données obtenues par cet observatoire spatial qui a été mis en orbite en 2019 et dont la mission étendue va commencer en octobre 2023. Les observatoires au sol seront aussi utilisés ; par exemple, les données obtenues avec le spectrographe Harps sur le 3,6m de l'ESO pourront apporter de nouvelles informations originales sur le système de Beta Pictoris. Enfin, le Télescope spatial James Webb permettra d'obtenir de nouvelles informations sur les systèmes exocométaires connus. Afin d'extraire le maximum d'information des observations disponibles, icelles devront faire l'objet de modélisations et de simulations numériques qu'il reste à développer. Cette partie du travail de thèse fera appel à des éléments de la mécanique céleste, de calcul numérique, de la dynamique du gaz et des poussières et du transfert de rayonnement. Ces travaux pourront être associés aux travaux observationnels et théoriques de l'équipe sur les atmosphères des exoplanètes. Le lien avec les exocomètes est particulièrement fort avec les problématiques liées à l'échappement atmosphérique qui conditionne l'évolution des exoplanètes qui sont en orbite près de leur étoile. Le doctorant pourra mettre l'accent sur une ou plusieurs de ces approches de la problématique des exocomètes (et de l'évaporation des exoplanètes), en fonction de ses préférences, de ses aptitudes et, surtout, des découvertes qui jalonneront le déroulement de la thèse.

Exocomets are detected and studied in young planetary systems via spectroscopic observations (for gas) or, more recently, via photometric observations (for dust). However, despite the large number of detections, in particular in the planetary system of Beta Pictoris, the origin of these objects, their interaction with gas and interplanetary dust on the one hand, and with massive planets on the other hand, and generally their role in the evolution of planetary systems is still to be elucidated. The thesis work will consist of detecting new signatures of exocomets and studying known objects. This work will combine observational and theoretical approaches. Concerning the observations, the doctoral student will have access to the numerous spectroscopic observations already obtained in the ultraviolet with the Hubble Space Telescope (HST), or to photometric data from the Kepler and the TESS NASA missions. As a member of the Board of the CHEOPS mission of ESA, Alain Lecavelier has access to all the photometric data obtained by this space observatory which was launched in 2019 and whose extended mission will start on October 2023. Also, the spectroscopic data obtained with the Harps instrument on ESO's 3.6m will provide new original information on the Beta Pictoris system. Finally, the James Webb Space Telescope (JWST) will provide new information on known exocometary systems. In order to extract the maximum information from the available observations, these must be the subject of modeling and numerical simulations, which remain to be developed. This part of the thesis work will be carried out using elements of celestial mechanics, numerical computation, gas and dust dynamics, and radiation transfer. This work could be associated with the observational and theoretical work of the team on the atmospheres of exoplanets. The link with exocomets is particularly strong with the problems related to the atmospheric escape, which has an impact on the evolution of exoplanets orbiting near their host star. The doctoral student will be able to focus on one or more of these approaches to address the issues related to exocomets (and to the evaporation of exoplanets), according to his preferences, his skills and, above all, the discoveries that will mark the course of the thesis.