Recherche de compagnons de type Jupiter à très grandes séparations autour d’étoiles jeunes dans le voisinage solaire

Cette thèse a pour objectif principal de rechercher des exoplanètes de type géantes à grandes séparations autour d’étoiles jeunes à l’aide de la technique d’imagerie directe. Ces exoplanètes sont particulièrement intéressantes pour plusieurs raisons. D’abord, comme elles sont loin de leurs étoiles, elles peuvent être étudiées comme si elles étaient isolées et il est donc possible, dans certains cas, d’obtenir un spectre à haute résolution de ces planètes. De plus, contrairement aux objets isolés de masses similaires, l’âge et la distance d’une planète peuvent être déduits de ceux de son étoile hôte. Dans ce cas, il est très intéressant d’étudier les étoiles pour lesquelles ces caractéristiques sont bien connues, puisqu’il s’agit de données  cruciales afin d’estimer la masse des planètes.  Dans un premier temps, les résultats d’une recherche de planètes géantes à grandes séparations sont présentés. Les 177 étoiles appartenant à des associations cinématiques jeunes à l’intérieur d’une distance de 70 pc du Soleil ont été observées avec le télescope Canada-France-Hawaii, le télescope Gemini-Sud, ainsi qu’avec le télescope spatial Spitzer. Ces observations ont permis d’atteindre une bonne complétude jusqu’à des masses aussi basses que 2MJup à des séparations entre 1000–5000 UA. Quatre candidates ont été détectées, mais les observations de suivi ont permis de montrer qu’il s’agissait d’objets d’arrière-plan. Les résultats permettent toutefois de montrer que moins de 3% des étoiles ont au moins une planète de masse entre 1 à 13 MJup à des séparations entre 1000 et 5000 UA, à un niveau de  crédibilité de 95%.  Ensuite, les données d’archives de plusieurs relevés en imagerie directe ont été combinées à celles de l’étude mentionnée ci-haut afin d’obtenir un échantillon contenant 344 étoiles toutes membres confirmées d’associations jeunes. Une analyse statistique utilisant de l’inférence bayésienne ainsi que des chaînes de Markov Monte Carlo a été réalisée afin de contraindre  la fréquence de compagnons ainsi que la distribution des planètes ayant des masses entre 1 à 20 MJup à des séparations de 5–5000 UA. Cette étude a permis d’estimer que 2.17+6.85−1.40%, 0.3+2.6 −0.1%, et 2.61+6.97−1.00% des étoiles ont au moins une planète de masse 1–20 MJup à des séparations de 20–1000 UA, 1000–5000 UA et 20–5000 UA, respectivement. De plus, en supposant que la distribution de planètes en masse et en séparation orbitale varie selon une  loi de puissance telle que d2n ∝ fM^αa^βdMda, il a été possible de contraindre les paramètres de la distribution tels que α = −0.08+0.75−0.63 et β = −1.41+0.22−0.24, à un niveau de crédibilité de 68%, ce qui correspond à une fraction de planètes par étoiles de f = 0.12+0.11−0.06. Ensuite, une dépendance sur la masse de l’étoile hôte a été ajoutée à la distribution de sorte que d2n ∝ Mαaβ(M⋆/M⊙)γdMda. Dans ce cas, les différents paramètres ont des valeurs telles que α = −0.18+0.77  −0.65, β = −1.43+0.23−0.24, γ = 0.62+0.56−0.50 et f = 0.11+0.11−0.05, à un niveau de crédibilité  de 68%.

Keyphrases: Naine brune, Exoplanète, Étoile jeune, Imagerie