Dispersion de la couleur J-K des naines brunes de type L2

Université de Montréal
Dispersion de la couleur J-K des naines brunes de type L2
par
Karl Del Duchetto
Département de physique
Faculté des arts et des sciences
Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures
en vue de l’obtention du grade de Maître ès sciences (M.Sc.)
en physique
JANVIER, 2014
c
Karl Del Duchetto, 2014.

Université de Montréal
Faculté des études supérieures
Ce mémoire intitulé:
Dispersion de la couleur J-K des naines brunes de type L2
présenté par:
Karl Del Duchetto
a été évalué par un jury composé des personnes suivantes:
Nicole St-Louis, président-rapporteur
Daniel Nadeau, directeur de recherche
Pierre Bastien, membre du jury
Mémoire accepté le: 10 janvier 2014

RÉSUMÉ
Les naines brunes sont des objets de masse intermédiaire entre celle nécessaire pour for-
mer une étoile et celle d’une planète. Les naines brunes sont classées, des plus chaudes
aux plus froides, en types spectraux L, T et Y, caractérisés par une couleur J−Kmoyenne
qui varie de 1.2 à 1.8 pour les étoiles de type L0 à L8, et de 1.8 à -0.5 pour les étoiles
de type L8 à T8. Par ailleurs, la couleur J−Kde certains types spectraux présente une
dispersion de l’ordre d’une magnitude. Ce travail tente de faire la lumière sur la nature
de cette grande dispersion, présente dans la couleur J−Kdes naines brunes de type L2.
Les observations ont été réalisées avec la caméra infrarouge CPAPIR à l’Observa-
toire du Mont Mégantic. Nous avons ciblé un total de 22 naines brunes qui ont été ob-
servées en K, et 12 parmi celles-ci ont aussi été observées en J. Chacune des naines
brunes a été calibrée à l’aide d’une étoile standard, ce qui rend nos résultats indépen-
dants des données 2MASS. Nous observons une corrélation entre les couleurs J−Kde
nos données et de celles de 2MASS. Cela montre que la grande dispersion en J−Kde
nos données et des données 2MASS est due aux propriétés physiques des naines brunes
et non à des erreurs observationnelles.
L’examen des facteurs qui pourraient être responsables de cette grande dispersion,
soit la classification spectrale, la métallicité, la gravité de surface, une binarité non réso-
lue, la présence de nuages de condensats et la rotation, montre que la gravité de surface
serait le facteur le plus susceptible d’être responsable de la grande dispersion des valeurs
de J−K.
Mots clés: infrarouge : étoiles, naines brunes, étoile : faible masse.

ABSTRACT
Brown dwarfs are objects with a mass intermediate between that required to form a star
and that of a planet. Brown dwarfs are classified, from higher to lower temperature,
under spectral types L, T and Y, caracterized by a J−Kaverage color that varies from
1.2 to 1.8 for types L0 to L8, and from 1.8 to -0.5 for types L8 to T8. Furthermore, the
J−Kcolor of some spectral types presents more than a magnitude of dispersion. This
study attempts to explain the large dispersion of the J−Kcolor of the type L2 brown
dwarfs.
Observations were made with the infrared camera CPAPIR at the Observatoire du
Mont Mégantic. We targeted a total of 22 brown dwarfs that were observed in the K
band, and 12 among them were also observed in the Jband. Each brown dwarf was
calibrated with a standard star, which makes our data independent from those of 2MASS.
We observe a correlation between the J−Kcolors obtained from our data and those from
2MASS. This shows that the large J−Kdispersion in the data is due to brown dwarf
physical properties and not to observational errors.
Consideration of the factors that could be responsible for this large dispersion, namely
the spectral classification, the metallicity, the surface gravity, an unresolved binarity, the
presence of clouds and rotation, shows that surface gravity is the factor most likely to
explain the large J−Kcolor dispersion.
Keywords: infrared : stars, brown dwarfs, star : low mass.

TABLE DES MATIÈRES
RÉSUMÉ ..................................... iii
ABSTRACT .................................... iv
TABLE DES MATIÈRES ............................ v
LISTE DES TABLEAUX ............................. vii
LISTE DES FIGURES ..............................viii
LISTE DES SIGLES ............................... x
DÉDICACE .................................... xi
REMERCIEMENTS ............................... xii
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION ...................... 1
1.1 Lesnainesbrunes............................. 1
1.2 Typesspectraux.............................. 2
CHAPITRE 2 : COLLECTE ET TRAITEMENT DES DONNÉES ..... 9
2.1 Critère de sélection des cibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Stratégie d’observation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.1 CPAPIR.............................. 11
2.2.2 Précision souhaitée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.3 Sources d’incertitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2.4 Évaluation du S/B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3 Calibration ................................ 20
2.4 Exécution des observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.5 Traitement et analyse des données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.5.1 Réduction des données CPAPIR . . . . . . . . . . . . . . . . . 25