Student : YU Louise
Advisors : DONATI Jean-François, MOUTOU Claire
Start : Octobre 2016
Group : PS2E
Détectés pour la première fois il y a 20 ans, les Jupiters chauds restent aujourd’hui des objets énigmatiques. Ces corps célestes sont des planètes géantes similaires à Jupiter, mais dont l’orbite est 20 fois plus resserrée que celle de la Terre autour du Soleil. Les Jupiters chauds se forment dans les confins du disque protoplanétaire – la matrice qui donne naissance à l’étoile centrale et aux planètes environnantes – avant de migrer vers les régions internes. Ce processus peut se produire dans une phase très précoce, alors que les jeunes planètes s’alimentent encore au sein du disque primordial. Ou alors bien plus tard, une fois que de nombreuses planètes se sont formées et interagissent en une chorégraphie si instable que certaines d’entre elles se retrouvent propulsées au voisinage immédiat de l’étoile centrale. Cette question, essentielle pour notre compréhension de la formation des systèmes planétaires, a de profondes implications sur l’architecture de ces systèmes, et en particulier sur la probabilité de former des planètes comme la Terre dans la zone habitable des étoiles hotes.
Des observations récentes suggèrent l’existence probable d’un Jupiter chaud à proximité d’une étoile en formation dans la région de formation stellaire du Taureau. Ce résultat indiquerait que les Jupiters chauds peuvent en effet être extrêmement jeunes et potentiellement bien plus fréquents autour des étoiles en formation qu’au voisinage d’étoiles matures comme le Soleil. De par leur monstrueuse activité, les étoiles jeunes exhibent des taches cent fois plus grosses que celles du Soleil, engendrant dans leur spectre des perturbations beaucoup plus fortes que celles causées par des planètes – qui deviennent du coup presque impossibles à détecter. Mais par le biais de techniques tomographiques inspirées de l’imagerie médicale, il est possible de reconstruire la distribution des taches à la surface des étoiles jeunes, de corriger les effets perturbateurs de l’activité et donc de détecter la présence d’éventuels Jupiters chauds.Paragraphe
La thèse propose d’appliquer cette technique sur les nombreuses données collectées pour plusieurs dizaines d’étoiles en formation dans le cadre du Grand Programme d’observations spectropolarimétriques MaTYSSE mené conjointement avec les instruments jumeaux ESPaDOnS au CFHT (Hawaii) et NARVAL au TBL (Pic du Midi), puis sur les premières données qui seront collectées avec le vélocimètre / spectropolarimètre de nouvelle génération SPIRou au CFHT (première lumière prévue fin 2017) dans la conception / construction duquel l’IRAP est fortement impliqué, tant au niveau scientifique que technique. Le but de cette thèse est de confirmer l’existence de ces très jeunes Jupiters chauds autour de quelques étoiles T Tauri, notamment celle pour laquelle une détection préliminaire a déjà été obtenue ; il s’agira ensuite d’estimer, en cas de détection(s) avérée(s), la fréquence de ces objets énigmatiques autour des étoiles jeunes, ainsi que les implications potentiellement majeures d’un tel résultat sur notre compréhension de la formation des systèmes exoplanétaires autour des étoiles de faible masse.
Cette thèse s’inscrit naturellement dans le contexte scientifique du projet international SPIRou, identifié comme priorité nationale lors de la prospective en astronomie / astrophysique du CNRS / INSU dans le domaine thématique concerné (physique stellaire et exoplanétaire) et dans la catégorie instrumentale appropriée (instruments mi-lourds à moyen terme) – priorité au titre de laquelle SPIRou fait l’objet d’un Service National d’Observation (SNO) labellisé au sein du Conseil National des Astronomes et Physiciens (CNAP). Des interactions régulières avec Claire Moutou, directeure de recherche CNRS, astronome résident au CFHT et spécialiste des exoplanètes, avec Clément Baruteau, chargé de recherche CNRS à l’IRAP et théoricien spécialiste de la formation et de la migration des planètes, avec Elodie Hébrard, postdoctorante à York University (Toronto) et spécialiste de l’impact de l’activité stellaire sur les mesures vélocimétriques, et avec Pascal Petit, astronome adjoint CNAP à l’IRAP et spécialiste du magnétisme et de l’activité stellaire, sont prévues dans le cadre de cette thèse.