Des ast

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MATTER Alexis 3ème année de thèse
Directeurs Bruno Lopez Stéphane
Lagarde
Des astéroïdes aux planètes géantes chaudes
Etude de lémission thermique en interférométrie
différentielle et perspectives liées à MATISSE
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Motivations et contexte scientifique

• IR moyen (5-20 µm) ? riche en informations sur
  différentes sources astrophysiques

Planètes de type  Jupiter chaud 

• Etude fine des observables interférométriques -gt
  optimisation

• Cadre astrophysique ? planétologie

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Instrumentation actuelle du VLTI
AMBER . 3 télescopes
. Bandes J, H, K




(1-2,4 µm)
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Composantes de la thèse
Astrophysique
Instrumentale

• Observation de plusieurs sources astrophysiques
• ? Planètes de type Jupiter chaud
• ? Astéroïdes
• ? Enveloppes circumstellaires détoiles de type
  Wolf Rayet

• Linstrument MATISSE
• -gt recombinaison de 4 télescopes
• -gt ouverture à de nouvelles bandes spectrales
• -gt spectroscopie et reconstruction dimage

• Implication dans le projet
• -gt étude théorique deffets instrumentaux
  par rapport à un cas astrophysique exigeant
• -gt définition de spécifications et
  modifications dans le design de linstrument

• Traitement optimisé des données

• Travail dinterprétation astrophysique des
  observables interférométriques

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Introduction à linterférométrie
Détecteur
Plan de
Plan des télescopes
recombinaison
D
x
ß
f
B
b
Etape de collection des 2 faisceaux
Etape de mélange des 2 faisceaux
Formation des franges dinterférence
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1er essai de détection directe et spectroscopie
de Gliese 86b
. Principe de détection
Franges dispersées ? Etude de la signature de
phase f(?)f ( Iplanet(?)/I star(?), ? )
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. Problématique liée à lobservation des Jupiter
chauds -gt signal de phase de la planète 10-3,
10-4 radians -gt précision atteinte actuellement
sur la mesure de phase 10-2 radians -gt
limitations dues principalement à latmosphère

• Caractéristiques de lobservation
• campagne dobservation sur 2 demi-nuits avec
  MIDI (novembre 2007)
• Utilisation des UTs et de la ligne de base de
  130 m
• Observation dans le plan perpendiculaire à la
  ligne de base
• Utilisation simultanée des instruments AMBER et
  MIDI pour la 1ère fois -gt nouvelle méthode de
  calibration (AMBER estimateur indépendant de la
  dispersion atmosphérique sans intervention sur le
  signal de la planète)

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Phase théorique attendue pour Gliese 86b
0.07

• Causes de dégradation de la mesure de phase
• Dispersion due à la vapeur deau ? courbure
  parasite gtgt courbure due à la planète
• 1er essai -gt compromis techniques pour
  utilisation simultanée AMBERMIDI

• Précision des mesures de la phase atmosphérique
  avec AMBER 1
  
  -gt correction des données MIDI
  avec une précision 0.5 (amélioration dun
  facteur 10)

-gt Article en cours de soumission à ApJ (Matter
et al., 2009)
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1ère détermination directe de tailles
dastéroïdes par interférométrie

• Pour la plupart des astéroïdes de type MBA et
  NEA
  
  -gt actuellement, impossibilité de déterminer
  directement taille, forme et masse
  
• -gt Utilisation des mesures de flux IR I(?) ?
  ajustement à un modèle thermique (distribution de
  température)? contrainte sur la taille de la
  source et lalbedo

• Interférométrie (VLTI)
  
• -gt pouvoir de résolution 15mas gt techniques
  dimagerie directe ou radar
  -gt mesures directes de taille et de forme sur
  un large panel dastéroïdes

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• Contraste des franges dinterférences -gt
  fonction de la dimension angulaire de lobjet

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• Campagne dobservation réalisée en Novembre 2005
  au VLTI (ligne de base40m)
• -gt 2 astéroïdes de la Ceinture Principale

234 Barbara
?

• Distance 1.2 AU

• Période de rotation 26h

• Binarité possible

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951 Gaspra -gt 2 mesures de visibilité
Modèle de forme tiré des observations de Galileo
(Thomas et al., 1994)
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234 Barbara -gt 1 mesure de visibilité

Mesure de visibilité de MIDI
Fit avec modèle à 2 corps
Fit avec modèle de disque uniforme
B/?

• Résultat ? composante principale D 37.1
  0.5 km
• composante secondaire D
  21.0 0.2 km
• séparation centre à centre
  24.2 0.2 km

• Mise en évidence dune structure complexe
  (peut-être binaire) -gt histoire de formation
  complexe

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ESO press release (4/02/2009)
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Résumé

• 1ère tentative de détection de planètes géantes
  chaudes avec MIDIAMBER
• -gt essai dune nouvelle méthode de calibration
  (Matter et al., 2008 Matter et al.,2009)
• -gt précision des données facteur 10 de la
  détection

• 1ère application de linterférométrie aux
  astéroïdes (Delbo et al., 2009)
• -gt mesure directe de taille pour 2 astéroïdes
  de la ceinture principale
• -gt indice de forme complexe pour 234 Barbara

Perspectives

• Nouvelle observation prévue pour Gliese 86b en
  Octobre

• Travail de modélisation thermophysique en cours
  sur lastéroïde 41 Daphne. Mais aussi
  observations futures dun plus large panel
  dastéroïdes mais aussi de noyaux cométaires -gt
  étude plus détaillé (paramètres physico-chimiques
  de surface)

• Travail de modélisation en cours sur lémission
  des poussières dune étoile évoluée de type
  Wolf-Rayet (WR104)