| Resumé |
Depuis la première détection en 1995, plus de 4000 exoplanètes ont été découvertes. Pendant ces 25 dernières années, les instruments se sont grandement améliorés, dévoilant l'ubiquité et la diversité des exoplanètes. Leur étude, principalement focalisée sur la détection, a amorcé un tournant vers la caractérisation de l'atmosphère des exoplanètes. Avec les nouveaux télescopes spatiaux comme le JWST ou ARIEL, une connaissance plus détaillée de ces planètes, et en particulier de leur atmosphère, va être possible. La précision attendue des signaux (jusqu'à ~ 10 ppm) et la large gamme de longueurs d'ondes couverte ouvrent de nouveaux défis, notamment en traitement de données pour différencier les signaux provenant de la planète et de son atmosphère, de ceux venant d'autres sources, et en particulier des bruits systématiques et des dérives instrumentales.Dans cette thèse, nous avons mis au point un simulateur de données d'observations d'exoplanètes en transit avec l'instrument MIRI du JWST, qui prend en compte les effets de dérives du détecteur mesurés en laboratoire et qui sont bien souvent supérieurs au signal recherché. Pour cela :- Nous avons développé un nouvel outil, exonoodle, permettant de générer des séries temporelles de spectres d'un système exoplanétaire en transit. Ce programme calcule, avec une précision < 1 ppm, la contribution de l'étoile et de la planète au spectre observé, à un temps donné. Un bouclage efficace sur le temps et des options de parallélisations permettent alors d'obtenir une série temporelle sur tout ou partie de l'orbite de la planète autour de son étoile. Ce code est open source et est soumis pour publication au Journal of Open Source Software.- Nous utilisons ensuite le simulateur instrumental MIRISim. Ce simulateur n'ayant pas été conçu pour simuler des observations demandant une précision spectre-photométrique aussi fine que celle nécessaire lors des observations de transit d'exoplanètes, il ne prend pas en compte certaines dérives du détecteur. Ces dérives ne sont pas négligeables pour réaliser des simulations réalistes d'observations en séries temporelles d'exoplanètes en transit.- Nous avons donc conçu et développé un post-traitement des images simulées en réintroduisant des dérives. En s'appuyant sur les campagnes de tests sur le détecteur, nous avons identifiés trois effets importants dans le cadre des observations d'exoplanètes en transit : la dérive de la réponse (response drift), la dissipation du recuit (anneal recovery), la dissipation des phases d'attente (idle recovery).Ces jeux de données réalistes vont être utilisés pour le data challenge du programme Early Release Science du JWST dédié aux exoplanètes en transit et font l'objet d'un délivrable du projet Européen ExoplANETS-A.Lors des traitements de données de transit, l'hypothèse de « dark planet » est communément faite ; c'est-à-dire que l'on suppose que l'émission/réflexion de la planète peut être négligée. Nous avons entrepris de tester la validité de cette hypothèse à l'ère du JWST. En utilisant le code exonoodle, nous avons généré les courbes de lumières spectrales du système étoile-planète sur une fenêtre de transit pour un échantillon représentatif de 17 exoplanètes, nous avons montré que l'hypothèse n'est pas valable pour 5 de ces 17 exoplanètes. Nous avons mis en évidence deux effets ; un premier effet dit « self blend » (déjà identifié par Kipping & Tinetti (2010)) qui conduit à trouver une profondeur de transit plus faible que réelle et un deuxième effet dit « phase blend », qui conduit au contraire à une profondeur plus forte que réelle. Nous avons dérivé une expression analytique de ces effets qui permet de prédire leur importance pour chacun des systèmes étoile-exoplanète. Cette étude fait l'objet d'un article accepté dans The Astronomical Journal. |