De la dynamique des jeunes systèmes planétaires

par Rémy Reche

Thèse de doctorat en Astronomie. Astrophysique

Sous la direction de Hervé Beust et de Jean-Charles Augereau.

Soutenue en 2008

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015) .

mots clés

• Exoplanètes

Résumé

Depuis la première observation d'un disque de débris autour de Véga, en 1984, la théorie de formation des systèmes planétaires a considérablement progressé. Depuis la découverte de la première exoplanètes en 1995, les planètes elles-mêmes sont devenues un sujet d'étude, mais seul celles qui se situent à proximité de leur étoile sont actuellement détectables. Les observations résolues de disques de débris permettent néanmoins la détection de planètes se trouvant à plusieurs dizaines d'unités astronomiques de leur étoile en révélant les structures produites par les perturbations gravitationnelles de ces planètes sur les orbites des poussières et planétésimaux formant les disques de débris. Inférer l'existence d'une planète à partir d'asymétries observées dans un disque est cependant difficile car cela nécessite une modélisation fine de la dynamique du système planétaire en entier. L'outil numérique est alors indispensable pour prendre en compte la complexité de ce problème. A l'aide de l'intégrateur symplecteurSWIFT. Et d'une variante développée au LAOG, j'ai ainsi étudié la dynamique du système triple HD 141569 et j'ai pu montrer qu'une planète massive située à plus de 100 UA de l'étoile centrale reproduisait un nombre significatif d'observables. J'ai ensuite abordé le problème plus large des structures résonantes dans les disques débris et de sa validité pour expliquer les asymétries de plusieurs disques, dont celui de Véga. Mon travail montre que ces structures sont très sensible à plusieurs paramètres, comme l'excentricité des planètes et des poussières ou la sensibilité à la pression de radiation. Cela a donc apporté de nouvelles contraintes sur la dynamique de ces systèmes et restreint le domaine de validité des scénarios utilisant les résonances pour reproduire les observations.

Résumé

Since the first sighting of a disk of debris around Vega in1984, the theory of formation of planetary systems has progressed. Since the discovery of the first exoplanet in 1995, planets themselves have become a subject of study, but only those close to their star are currently detectable. The resolved observations of debris disks can nevertheless let the detection 01 planets at several dozen 01 astronomical units from their star, revealing the structures produced by the gravitational perturbations of these planets on the orbits of the dust and planetesimals forming the debris disks. Inlering the existence of a planet from the asymmetries observed in a dise is difficult because it requires an acurate modeling of the dynamics of planetary system as a whole. Numerical calculations are essential to take into account the complexity of the problem. Using integrator symplecteur SWIFT, and a variant developed LAOG, 1 studied the dynamics of triple system HD 141569 and 1 showed that a massive planet located more than 100 AU of the central star reproduced a significant number of observables. 1 then addressed the broader issue of resonant structures in de bris dises and its validity to explain the asymmetries of several dises, including Vega. My work shows that these structures are very sensitive to several parameters, such as planets and dust eccentricity or sensitivity to radiation pressure. This has therefore brought new constrains on the dynamics 01 these systems and restricts the range of validity of scenarios using the resonances ta reproduce the observations.