jeudi 7 septembre 2023
La soutenance de thèse de Mathilde MÂLIN aura lieu le vendredi 22 septembre 2023 à 14h00 dans la salle de conférence du Château à Meudon.
Elle sera diffusée en direct sur la chaîne YouTube du LESIA :
La thèse sera soutenue en français.
"Caractérisation des exoplanètes gazeuses géantes avec l’instrument en infrarouge moyen MIRI du JWST "
L’étude des atmosphères d’exoplanètes est un enjeu important pour la communauté́ scientifique actuelle, et le nouveau télescope spatial, le James Webb Space Telescope (JWST) promet une avancée majeure dans la compréhension des exosystèmes. L’imagerie des exoplanètes reste un réel défi : cela nécessite d’atteindre des très hauts contrastes à de très petites séparations angulaires.
L’instrument en IR moyen MIRI du JWST donne ainsi accès à une nouvelle fenêtre d’observation avec une sensibilité inégalée. À ces longueurs d’onde, le contraste est favorable pour détecter l’émission des exoplanètes jeunes et géantes, et de nombreuses molécules deviennent accessibles. De plus, l’étendue du domaine spectral est très favorable pour mieux contraindre de nombreuses propriétés des exoplanètes. Deux modes d’observation de MIRI sont pertinents pour la caractérisation des exoplanètes en imagerie : le spectro-imageur à moyenne résolution, le MRS, et les coronographes. Le MRS est un spectromètre à champ intégral couvrant les longueurs d’onde de 5 à 28 μm avec une résolution jusqu’à 3700. Ce mode n’avait pas été développé pour l’imagerie haut contraste. Néanmoins, une méthode récente s’avère prometteuse pour distinguer le signal stellaire du signal planétaire avec ce type d’instrument : le molecular mapping.
La première partie de mon travail de thèse se concentre sur les prédictions des performances du MRS pour caractériser des exoplanètes à partir de données simulées. De nombreuses molécules peuvent être détectées selon la température et la luminosité́ de la cible observée. J’ai simulé plusieurs systèmes détectés en imagerie afin de préparer les futurs programmes d’observations du JWST et dans le but d’explorer la sensibilité de la méthode pour déterminer les paramètres atmosphériques. Une fois le télescope opérationnel, au cours de l’été 2022, j’ai tiré parti des observations de compagnons de masses planétaires pour valider l’intérêt du molecular mapping en mettant en évidence des enjeux de la méthode.
La seconde partie de ma thèse présente les observations coronographiques de quelques systèmes exoplanétaires avec MIRI : les systèmes HR 8799 et HD 95086. Les observations en IR moyen diffèrent des résultats en IR proche, et j’ai dû adapter les méthodes usuelles d’analyse. Je montre qu’il est possible de caractériser les atmosphères des planètes géantes en levant des dégénérescences mises en évidence avec les observations en IR proche. Le MRS et les coronographes de MIRI sont complémentaires et apportent des informations cruciales pour comprendre les phénomènes en jeu dans les atmosphères des planètes jeunes imagées. Cela nous permettra à terme de mieux comprendre les mécanismes de formation et d’évolution des systèmes planétaires, et ainsi de notre propre Système solaire.
