Caractérisation des exoplanètes sans atmosphère de type terrestre à partir de leur spectro-photométrie infrarouge orbitale

Abstract

Dans cette thèse a été développé un modèle numérique simulant la lumière réfléchie et l'émission thermique d'exoplanètes telluriques ne possédant pas d'atmosphère, au cours de leur orbite. Ce modèle est constituée de plusieurs éléments. Le code calcule tout d'abord le flux stellaire incident en tout point de la planète et en fonction du temps en prenant en compte le mouvement orbital et la rotation de la planète. Si nécessaire, le modèle peut calculer la dissipation associée aux forces de marées et le flux de chaleur interne associé. Ces flux radiatif et interne servent de conditions aux limites à un modèle qui traite la diffusion de la chaleur dans la subsurface et calcule la température de surface. Enfin, le code calcule le flux, et sa variation avec la phase orbitale, reçu par un observateur distant dans une ou plusieurs bandes spectrales. Ce flux peut inclure les sources de bruits associés à la méthode d'observation de façon à produire une observable réaliste.Une première étude a été consacrée aux planètes en orbite circulaire et en rotation synchrone, c'est à dire recevant un flux d'illumination constant avec le temps. Cette étude a montré qu'il était possible de contraindre, à partir d'observations bruitées simulées effectuées avec les télescopes de la prochaine génération (JWST, EChO) leur albédo de Bond, leur rayon, et l'inclinaison de l'orbite par rapport à l'observateur. Associée à des mesures de vitesse radiale, cette technique pourra permettre de déterminer masse et rayon d'exoplanètes ne transitant pas.Une seconde étude traite de l'influence de la rotation et de la force maréale pour des planètes recevant un flux d'illumination non constant (excentriques et/ou en rotation). Il est montré qu'il est possible de détecter par photométrie orbitale la signature de ces deux effets dans la courbe de lumière et ainsi de mieux contraindre les modèles de marées existants. De multiples possibilités d'applications de ce modèle numérique sont en cours, et se prolongent au-delà de cette thèse.