Multi-wavelength high-contrast imaging campaign for the detection and characterization of young planetary companions

Même avec plus de 5 000 exoplanètes confirmées, de nombreuses inconnues subsistent quant au processus de formation planétaire et aux différents mécanismes impliqués. À cet égard, les techniques d'imagerie à haut contraste nous ont ouvert la voie à l'étude directe des différentes étapes de la formation et de l'évolution planétaires en permettant la détection de l'émission de jeunes planètes géantes auto-lumineuses. De plus, les observations multi-longueurs d'onde sont essentielles pour contraindre différents aspects des scénarios de formation de planètes géantes ; par exemple, les raies d'émission optiques peuvent servir de traceurs des processus d'accrétion actifs, tandis que les observations dans le proche et le moyen infrarouge sont sensibles à l'émission thermique des planètes, fournissant des informations sur leur masse et leur température. Dans cette thèse, j'explore la complémentarité des observations multi-longueurs d'onde avec diverses approches d'imagerie à haut contraste pour la détection et la caractérisation de jeunes exoplanètes intégrées dans des disques circumstellaires de classe II. La première partie de ma thèse présente mes travaux pour la détection de compagnons de masse planétaire dans le système AB Aurigae, en combinant des observations en bandes L' et K obtenues avec l'instrument LBT/LMIRcam, ainsi que deux méthodes indépendantes de réduction d'imagerie directe : l'imagerie différentielle angulaire et de référence. Bien qu'aucune détection d'objet de masse planétaire n'ait été obtenue à partir de ces réductions, elles ont fourni des preuves observationnelles importantes concernant la distribution de grains de poussière de différentes tailles dans les régions internes du disque circumstellaire du système, ce qui pourrait indiquer un piégeage de poussière induit par une interaction gravitationnelle avec un compagnon invisible. Ces observations m'ont également permis d'établir des contraintes concernant la détectabilité de compagnons présumés précédemment signalés par les observations du VLT/SPHERE.La deuxième partie se concentre sur la détection de traceurs d'accrétion, avec un accent particulier sur l'émission Hα, dans les observations spectroscopiques optiques de plusieurs systèmes de classe II avec l'instrument VLT/MUSE. Je présente d'abord mes travaux sur le développement du "Toolkit for Exoplanet deTection and charActerization with IfS", un package Python pour la réduction des données spectroscopiques obtenues avec des spectrographes de champ intégral utilisant la technique d'imagerie différentielle spectrale à haute résolution. Je présente ensuite mes travaux sur la détection de plusieurs traceurs d'accrétion et d'éjection dans le compagnon binaire du système T Tauri HT Lup. Ces observations ont révélé une forte variabilité du comportement d'accrétion de HT Lup B et suggèrent qu'un événement de "sursaut d'accrétion" a été observé pendant la première époque. Je passe ensuite à mes travaux actuels, qui portent sur la caractérisation des raies d'émission Hα and Hβ, détectées pour la première fois pour le compagnon planétaire YSES 1 b, ce qui suggère une accrétion active dans cette source. Je présente enfin les résultats préliminaires d'une campagne de détection de compagnons invisibles sur les disques protoplanétaires, issue du projet "Disks Substructures At High Angular Resolution Project". Bien que l'analyse n'ait donné lieu à aucune détection, des travaux ultérieurs viseront à déterminer les limites de détection atteignables avec ces observations afin d'établir des contraintes concernant les propriétés d'accrétion des compagnons présumés dans ces systèmes. En résumé, cette thèse fournit des repères cruciaux concernant les capacités de plusieurs techniques d'imagerie à contraste élevé dans le contexte de la détection d'objets planétaires jeunes (< 10Myr) intégrés et démontre en outre l'importance des campagnes multi-longueurs d'onde pour une caractérisation robuste des compagnons directement imagés.