Modélisation des disques protoplanétaires : vers une compréhension de leur évolution

par Christophe Pinte

Thèse de doctorat en Astronomie et astrophysique

Sous la direction de François Ménard.

Soutenue en 2006

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Les disques de poussière et de gaz autour des étoiles jeunes sont très probablement les lieux de naissance des planètes. Les détails de l'évolution de ces disques vers des systèmes planétaires restent cependant très mal compris. Cette thèse aborde l'étude de la phase de poussière des environnements circumstellaires, à partir de laquelle se formeront les planètes, avec pour objectif d'obtenir des contraintes quantitatives sur les processus d'évolution des disques. Les moyens d'observations actuels pennettent d'étudier les disques avec un niveau de détail sans précédent et fournissent des informations essentielles sur les premières étapes de la formation planétaire : la croissance des grains de poussière par coagulation et leur sédimentation vers le plan du disque. Afin d'interpréter les propriétés observées des disques, nous avons développé un code de transfert radiatif qui permet de modéliser de manière cohérente les images en lumière diffusée et/ou émission thermique, les cartes de polarisation et les distributions spectrales d'énergie des disques protoplanétaires. Dans un second temps, le code a été utilisé pour modéliser les données muIti-longueurs d'onde et muIti-techniques de plusieurs disques entourant des étoiles T Tauri : lM Lup, IRAS 04]58+2805 et GG-Tau. Une approche multi-paramétrique a permis de contraindre précisement les paramètres des disques. Nous avons ainsi mis en évidence et quantifié une croissance et une sédimendation des grains de poussière, qui témoignent de l'évolution de la poussière, dans deux de ces disques : lM Lup et GG Tau alors que les analyses du disque de IRAS 04158+2805 suggèrent au contraire que la poussière n'a que peu évolué dans ce dernier. Le couplage du code de transfert radiatif avec un code hydrodynamique nous a permis de prédire les signatures observationnelles de la sédimentation et de la migration radiale des grains. L'application de ces résultats à l'anneau circumbinaire de GG Tau donne un bon accord avec les observations et démontre le potentiel de ce type de modélisation pour contraindre les processus physiques qui règnent au sein des disques. Enfin, des études du processus d'accrétion rnagnétosphérique, de disques autour de naines brunes et d'étoiles Herbig Ae/Be ainsi que de disques plus évolués (disques de débris) ont permis d'initier un travail de modélisation systématique d'un nombre croissant de disques afin de démarrer une analyse statistiaue des orooriétés des disaues. à différentes échelles spatiales et en fonction de la masse de l'objet central et de l'état d'évolution du système.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Modeling of protoplanetary disks : towards understanding their evolution


  • Résumé

    Gas and dust discs around young stars are probably the birth place of planets. Details of the evolution of such dises toward planetary systems are nevertheless not weil understood. Ln this thesis, the dusty phase of circumstellar environments, from which planets will form, is studied with the aim to obtain quantitative contraints on the processes of disc evolution. Present observational facilities offer the opportunity to study dises with an unprecedented level of details and bring essential information on the first steps of planet formation : dust growth by coagulation and settling toward the dise midplane. Ln order to interpret the observed properties of dises, we have developped a radiative transfer code which can synthetise coherently scattered light and/or thermal emission images, polarisation maps and spectral energy distributions of protoplanetary discs. Ln a second step, the code was used to reproduce multi-wavelengths and multi-techniques observations of several dises surrounding T Tauri stars : lM Lup, IRAS 04158+2805 and GG Tau. A multi-parametric approach allowed us to precisely constrain dises parameters. Thus, we put quantitative constraints on grain growth and settling of dust grains, witnessing dust evolution, in two of these dises : lM Lup and GG Tau whereas analyses orthe dise orIRAS 04158+2805 suggest, to the contrary, that dust has only marginally evolved in that dise. The coupling of the radiative transfer code with a hydrodynamical code allows us to predict observational signatures of dust settling and radial migration. Applying these results to the circumbinary ring of GG Tau gives good agreement with observations and shows the potential of such kind of modeling to constrain physical processes within dises. Finally, studies orthe magnetospheric aecretion process, of dises around brown dwarfs and Herbig AeIBe stars as weil as of more evolved dises (debris disks) mark the starting point of a systematic inodeling of a growing number of discs in order to make statistical analyses of dises properties, at different spatial scales and as a function of the central object mass and of the evolutionnary state of the system.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (xiii-256 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 243-256

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  • Cote : TS06/GRE1/0178
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  • Cote : TS06/GRE1/0178/D

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