Modélisation des exoplanètes et de leur étoile hôte

Mod´elisation des exoplan`etes et de leur ´etoile hˆote
Mathieu Havel
To cite this version:
Mathieu Havel. Mod´elisation des exoplan`etes et de leur ´etoile hˆote. Plan´etologie et astro-
physique de la terre [astro-ph.EP]. Universit´e Nice Sophia Antipolis, 2011. Fran¸cais. <tel-
00778183>
HAL Id: tel-00778183
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Submitted on 18 Jan 2013
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Université de Nice Sophia Antipolis – Observatoire de la Côte d’Azur
École Doctorale des Sciences Fondamentales et Appliquées
Thèse de Doctorat
spécialité Sciences de l’Univers
de
Mathieu HAVEL
Modélisation des exoplanètes et de leur étoile hôte
sous la direction de : Tristan Guillot
soutenue le 24 Juin 2011 à l’Observatoire de la Côte d’Azur
devant le jury composé de :
Pr. D. Sasselov Université de Harvard (USA) Rapporteur
Pr. L. Girardi INAF - Observatoire de Padoue (Italie) Rapporteur
Dr. C. Moutou Université de Marseille, OAMP Examinatrice
Dr. F. Selsis Observatoire de Bordeaux Examinateur
Dr. F. Thévenin Observatoire de la Côte d’Azur Examinateur
Dr. A. Morbidelli Observatoire de la Côte d’Azur Examinateur
Dr. T. Guillot Observatoire de la Côte d’Azur Directeur de thèse

Table des matières
Table des matières 3
Table des figures 5
Liste des tableaux 7
1 Introduction 9
2 Physique stellaire et planétaire 13
2.1 Évolution stellaire ................................. 13
2.1.1 Formation stellaire ............................. 13
2.1.2 Structure et évolution stellaire ...................... 16
2.1.3 Diagramme HR ............................... 18
2.1.4 Datation ................................... 20
2.2 Évolution planétaire ................................ 22
2.2.1 Physique des planètes géantes ....................... 22
2.2.2 Généralités et modèle semi-analytique .................. 25
2.2.3 Planète irradiée ............................... 27
2.3 Physique des transits planétaires ......................... 28
3 SET : Stars and Exoplanets modelling Tool 33
3.1 Modèles d’évolution stellaire ............................ 33
3.1.1 CESAM et les autres codes d’évolution stellaire ............. 34
3.1.2 Comparaison des modèles ......................... 38
3.2 Modèles d’évolution planétaire .......................... 50
3.2.1 CEPAM ................................... 50
3.2.2 Anomalies de rayon ............................ 52
3.2.3 Corrélations ................................. 54
3.3 SET : principe et architecture ........................... 56
3.3.1 Implémentation SET ............................ 56
3.3.2 Principe d’analyse ............................. 58
3.3.3 Avantages .................................. 59
3.3.4 Interface web ................................ 60
4 Applications aux planètes en transits 63
4.1 Introduction ..................................... 63
4.2 CoRoT-2 ...................................... 63
4.2.1 Introduction ................................. 63
4.2.2 Article Guillot et Havel 2011 ....................... 64
4.3 CoRoT-9 ...................................... 80
4.3.1 Introduction ................................. 80
4.3.2 Article Deeg et al. 2010 .......................... 80
4.4 Autres systèmes ................................... 85
3

TABLE DES MATIÈRES
4.5 Une première analyse homogène .......................... 93
4.5.1 Introduction ................................. 93
4.5.2 Validations SET .............................. 93
4.5.3 Application au cas HAT-P-2 ........................ 93
4.5.4 Étude de l’influence de [F e/H]?sur l’anomalie de rayon planétaire . . 95
5 Les systèmes avec plusieurs planètes en transit 97
5.1 Introduction ..................................... 97
5.2 Kepler-9 (article Havel et al. 2011) ........................ 97
6 Conclusion 109
6.1 Une période riche en découvertes .........................109
6.2 Un besoin d’analyse et de compréhension des observations ...........109
6.3 Une réponse proposée ...............................110
6.4 Des résultats obtenus ................................110
6.5 Des perspectives à venir ..............................111
A Notations 113
B Modèles stellaires : comparaison 115
C Étude homogène de systèmes en transit 121
C.1 HAT .........................................125
C.2 HD ..........................................127
C.3 OGLE ........................................129
C.4 TrES .........................................131
C.5 WASP ........................................133
C.6 XO ..........................................133
D Articles liés à cette thèse 135
Bibliographie 137
Remerciements 145