Etienne MOREY

Interview

Comment avez vous découvert la Fondation CFM ?

J’ai découvert la fondation CFM par l’intermédiaire de mon École Doctorale. J’avais de bons résultats dans mon master, et j’hésitais entre plusieurs thèses. La Fondation CFM avait contacté l’École doctorale, qui était en contact avec les responsables de mon master, qui m’ont proposé cette possibilité de financement. J’ai donc postulé, et ai été sélectionné.

Qu’est-ce que la Fondation vous apporte ?

La Fondation CFM apporte un financement conséquent aux doctorants qu’elle soutient. Celui-ci permet de vivre sans difficultés financières pendant la durée de la thèse, et donc de s’y consacrer pleinement. Elle nous aide aussi à financer des missions à l’étranger, par exemple des conférences ou colloques internationaux, où nous pouvons diffuser les résultats de nos recherches.

Pourquoi avoir choisi votre domaine d’étude, qu’est-ce qui vous a attiré dans la matière que vous étudiez ?

J’ai toujours été passionné par l’astrophysique ; je n’ai pas souvenir d’une période où cela n’a pas été le cas. Je ne saurais dire précisément ce qui m’a attiré vers l’astrophysique : la fascination pour des objets impressionnants, gigantesques mais que l’on peut souvent expliquer, un attrait pour la science-fiction, la conviction que l’avenir de l’humanité se jouera en partie dans l’espace. Très jeune, j’envisageais déjà d’être astronome. Plus tard, me découvrant également une affinité pour les mathématiques et la physique, j’ai décidé de m’engager dans cette voie. J’ai suivi un cursus universitaire, d’abord en physique, puis en astrophysique, avant de trouver une thèse sur un sujet à la fois porteur et intéressant à mes yeux. L’étude des exoplanètes est en effet une thématique nouvelle, mais où les découvertes surprenantes sont déjà nombreuses.

Résumé de thèse

Les exoplanètes, planètes en orbite autour d’autres étoiles que le Soleil, ont été découvertes indirectement mais sans ambiguïté en 1995 à l’Observatoire de Haute-Provence. On en connaît aujourd’hui plus de 700. Leur découverte a ouvert un vaste champ de recherche en astrophysique avec l’objectif à long terme d’être capable de mettre en évidence une activité exobiologique par son empreinte spectroscopique dans leurs atmosphères. Ce nouveau domaine a de multiple facettes, et l’une d’entre elles est l’étude des disques de débris, qui est l’objet de ma thèse.

Un disque de débris est un disque circumstellaire, composé d’astéroïdes ou de comètes, et de poussières (dans le sens astrophysique du mot ‘poussière’ : des grains de roche ou de glace dont la taille peut aller de la centaine de nanomètres au centimètre). Autour du Soleil, la ceinture d’astéroïdes, située entre les orbites de Mars et de Jupiter, et la ceinture de Kuiper, réservoir de comètes situé au-delà de l’orbite de Neptune, sont deux exemples de disques de débris. Selon la théorie, les disques de débris sont constitués des restes de la formation des planètes autour d’une étoile. La présence d’une ou plusieurs planètes dans le système stellaire peut perturber un disque de débris, en modifier la structure, voire le disperser.

La poussière présente dans les disques de débris autour d’autres étoiles que le Soleil peut être observée depuis la Terre, en lumière visible (par diffusion de la lumière de l’étoile), ou, plus facilement, dans les longueurs d’onde infrarouge (lointain) et submillimétrique (par émission thermique des grains de poussière). Plusieurs centaines de disques ont ainsi été observés, certains autour d’étoiles abritant des planètes. Les nouveaux moyens d’observation permettent dorénavant d’imager les disques avec une plus grande résolution angulaire. Le télescope spatial infrarouge Herschel, lancé par l’ESA en 2009, a ainsi fourni de nombreuses images de disques de débris ; et on en attend des plus précises encore du réseau de radiotélescopes ALMA, au Chili, opérationnel depuis fin 2011.

Le but de ma thèse est de caractériser l’influence des planètes et des étoiles proches sur la dynamique des disques de débris. Lorsqu’un disque est perturbé par une planète ou une autre étoile, les collisions entre les astéroïdes qui le composent sont plus fréquentes, ce qui produit de la poussière, que l’on peut ensuite observer depuis la Terre. Les propriétés physiques et la morphologie d’un disque de débris sont donc autant d’indices de la présence de planètes, ou de passages d’étoiles proches, qui perturbent le disque ou l’ont perturbé dans un passé récent. En inversant le problème, ma thèse devra permettre d’interpréter les images de disques de débris obtenues par Herschel et ALMA et d’en déduire des caractéristiques des systèmes exoplanétaires associés.

La complexité de ce problème dynamique et le nombre de paramètres en jeu (caractéristiques physiques de l’étoile, masses et orbites des planètes, densité et dimensions du disque) conduisent à l’aborder par la simulation numérique, à l’aide d’un code parallélisé que j’écris, qui permettra de simuler l’évolution dynamique du disque sous l’effet des perturbations extérieures, puis la production de poussière en son sein, et enfin l’image qu’obtiendraient d’un tel disque des instruments comme Herschel et ALMA.

A l’aide de ce code, en explorant l’espace des paramètres, je pourrai produire des images de disques fictifs, et les relier aux caractéristiques des systèmes planétaires associés. La comparaison des images obtenues par Herschel et ALMA aux images issues de ces simulations numériques permettra d’inférer l’architecture du système planétaire qui interagit avec les disques observés. Cette méthode de détection indirecte est sensible aux exoplanètes les plus éloignées de leur étoile, de façon complémentaire aux autres méthodes indirectes (vitesses radiales, transits), qui sont elles sensibles aux planètes les plus proches de leur étoile, et ce alors que l’imagerie directe des exoplanètes reste encore aujourd’hui très difficile.

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