Disques protoplanétaires autour d'étoiles de masse intermédiaire : apport de l'imagerie en infrarouge moyen

par Coralie Doucet

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace. Astrophysique

Sous la direction de Pierre-Olivier Lagage.

Soutenue en 2006

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Imagerie infrarouge
• Disque évasé
• Etoiles Herbig Ae
• Haute résolution angulaire
• Turbulence atmosphérique

Résumé

La performance accrue des instruments dans une vaste gamme de longueur d'onde a montré qu'une grande partie des étoiles jeunes étaient entourées de matière sans doute répartie dans un disque. La détection de tels systèmes par imagerie directe est difficile du fait de la faible taille angulaire de ces objets, ainsi que de leur faible luminosité. Il semble aujourd'hui que près de 50 % d'étoiles pré-séquence principale de faible masse (T Tauri) soient entourées d'un disque alors que c'est moins évidente pour les étoiles plus massives, dites Herbig Ae, du fait du faible nombre de détections directes. Jusqu'alors, seule l'interprétation de la distribution spectrale d'énergie (SED) de ces objets permettait d'inférer la structure géométrique des disques autour des étoiles Herbig Ae. Les modèles sont fortement dégénerés et il est primordial d'obtenir des images, seules preuves directes de la présence ou non de disque. Cette thèse a permis de mettre en évidence l'apport de l'imagerie en infrarouge moyen pour lever une partie de la dégénérescence liée à l'interprétation de la SED et mieux contraindre, pour plusieurs objets, les paramètres des disques, comme le rayon externe minimal ou l'inclinaison. De plus, nous présentons un nouveau mode d'observation avec VISIR, l'instrument pour les observations en infrarouge moyen au VLT: le mode BURST. Ce mode permet d'atteindre la limite de résolution spatiale déterminée par la diffraction. Grâce à l'imagerie en infrarouge faite avec cet instrument, cette thèse a permis de déterminer, pour la première fois, la géométrie (structure évasée) d'un disque autour d'une étoile massive inférée au préalablepar l'interprétation des SEDs.

Titre traduit

Protoplanetary disks around intermediate-mass stars : the asset of mid-infrared imaging

Résumé

The accrued efficiency of the instruments in many wavelengths has allowed to show that most young stellar objects were surrounded by circumstellar matter distributed in a disk. Direct imaging of such systems is very difficult because of their narrow angular size and their weak luminosity in comparison with the star. Nowadays, 50 % of low-mass pre-main sequance stars, i. E. T Tauri stars, are surrounded by a disk. This proportion is less obvious for intermediate-mass stars, like Herbig Ae stars, that are less numerous and whose direct disk detection is more difficult. Until now, only the interpretation of the Spectral Energy Distribution (SED) of such objects allows to have access to the geometry of the disk. But the solutions are degenerated and several parameters fit the same SED. It is essential to have direct images of the objects, the only evidence of the presence of disks. This PhD allows to show that mid-infrared imaging could rise a part of the degeneracy of the disk's parameters linked to the fit of the SED for several objects and gives contraints on the minimum external radius and inclination of the disk. We present a new observation mode with VISIR, the mid-infrared imager and spectrometer on the VLT (ESO, Chile): the so-called BURST mode. This mode allows to reach the diffraction limit of the telescope. Thanks to mid-infrared imaging with this instrument, we were able, for the first time, to have access to the geometry of a disk (flared structure) around a massive star that was, until now, only deduced from the SED modelling.