High Contrast and High Angular Resolution Imaging of Circumstellar Environments
Etude des Environnements Circumstellaires en Imagerie à Haut Contraste et à Haute Résolution Angulaire
Abstract
In the context of the search for brown dwarfs and giant planets companions to stars, as well as circumstellar disks, a first part of my work has been devoted to the study of the detection capabilities performed by high contrast and high angular resolution instruments. I have been, mainly, interested by the instruments, which presently equip the large ground based telescopes, and which are composed of an adaptive optics system and an infrared camera, coupled with a stellar coronagraph. I have been particularly involved into the integration and test phases of the Nasmyth Adaptive Optics Syst em NAOS, presently installed at the UT4 telescope of the ESO Very Large Telescope, in Chili. I also develo ped a model to study and to predict the detection capabilities performed by such instruments as a function of the detector modes, the instrument characteristics, the observing configurations or the atmospheric conditions. Thinking of the limitations and the optimization of the observing detection performances has been crucial for the second part of my work, dedicated to the search for low mass companions to stars and circumstellar disks. Two types of targets have been found ideal for this study: the young, nearby associations due to their evolutionary status and the stars with planets, indirectly detected by the radial velocity measurements. I present the detection of several substellar candidates in the young, nearby associations Beta Pictoris, MBM12 and Tucana-Horologium, as well as an unprecedented work on the fraction of stellar companions and of brown dwarf companions among these stars. I also describe the recent results concerning the discovery of faint companions in the circumstellar environment of stars with planets and I present the detection capabilities performed thanks to our deep imaging strategy
Dans le contexte de la recherche des compagnons de faibles masses, planètes et naines brunes, et des disques de poussières autour des étoiles brillantes, une première partie de mon travail est consacrée à l'étude des performances de détection des instruments dédiés à l'imagerie à haut contraste et à haute résolution angulaire. Je me suis particulièrement intéressé aux instruments équipant actuellement les grands telescopes au sol, qui sont composés d'un système d'optique adaptative et d'une caméra infrarouge, couplée à un coronographe stellaire. J'ai eu la chance de participer aux phases d'intégration et de tests de l'instrument d'optique adaptative NAOS. Il est actuellement installé sur le télescope UT4 du Very Large Telescope de l'ESO, au Chili. J'ai, ensuite, developpé un modèle de contraste afin de cerner et d'étudier le comportement des différentes limitations dans une image d'optique adaptative, en fonction de la configuration observationnelle choisie, des modes de fonctionnement du détecteur, des caractéristiques de l'instrument utilisé et de la qualité d'image liée aux conditions atmosphériques. Cette réflexion a été déterminante dans le cadre du second volet de mon travail, portant sur la recherche en imagerie coronographique des compagnons naines brunes ou planètes et des disques circumstellaires. Deux catégories d'étoiles se sont avérées particulièrement propices à ce type d'étude. Il s'agit des membres des associations jeunes et proches, favorisant, par leur statut évolutif, la détection d'objets peu massifs, et les étoiles ayant une planète détectée par des mesures de vitesses radiales. Je présente, d'une part, les résultats que j'ai obtenus, concernant la détection de plusieurs compagnons de faibles masses probables, dans les associations jeunes du groupe Beta Pictoris, de MBM12 et de Tucana-Horologium, ainsi qu'une étude statistique, sans précédent, sur la fraction de compagnons stellaires et naines brunes parmi ces étoiles. Je décris, d'autre part, les résultats obtenus lors de relevés systématiques d'imagerie profonde des étoiles ayant des planètes. Ils concernent la découverte d'objets faibles, jusqu'à présent inconnus dans l'environnement de ces étoiles, et les capacités de détection atteintes grâce à l'imagerie à haut contraste et à haute résolution angulaire.