Interazione disco-pianeta : studio osservativo e teorico delle sotto-strutture dei dischi protoplanetari

Cette thèse combine des modèles théoriques d'interactions planète-disque avec des observations des sous-structures des disques protoplanétaires. Des images à haute résolution spatiale et spectrale obtenues par Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array (ALMA) ont révélé une morphologie structurée, probablement associée à la présence de planètes perturbant la distribution de densité du matériau du disque. Parallèlement, les progrès réalisés dans les modèles théoriques des interactions entre les planètes et les disques visent à déterminer les propriétés des planètes à partir des signatures qu'elles impriment dans le disque. Dans cette thèse, j'étudie plusieurs sous-structures du disque. Tout d'abord, dans le chapitre 1, je présente le domaine de la formation des planètes et donne un aperçu des principaux processus physiques dans les disques protoplanétaires, tant d'un point de vue théorique qu'observationnel. Ensuite, dans le chapitre 2, je présente un cadre semi-analytique décrivant les perturbations spirales induites par les planètes, qui peut être utilisé pour obtenir des estimations statistiques des masses planétaires dans les disques protoplanétaires. Après avoir présenté le code que j'ai développé pour récupérer les masses planétaires à partir d'observations cinématiques des spirales planétaires, je le teste par rapport à des simulations numériques tenant compte de différents régimes de masse planétaire. Je conclus en discutant des limites actuelles du modèle et de son applicabilité aux observations. Dans le chapitre 3, je présente des nouvelles données continues des bandes 6 et 7 de l'ALMA sur le système PDS 70 et je réalise une étude multi-longueurs d'onde et multi-époques de ce système. Je détecte à nouveau l'émission provenant du matériau circumplanétaire autour de PDS 70 c dans les deux bandes et je détecte une émission compacte colocalisée avec PDS 70 b dans la bande 6. Je mesure l'astrométrie de l'émission continue compacte et montre qu'elle est cohérente avec le mouvement orbital observé de PDS 70 c. Enfin, je mesure l'indice spectral entre les bandes 6 et 7, ainsi que la variabilité de l'émission sur les époques disponibles. Enfin, dans le chapitre quatre, je discute d'un projet en cours dans lequel je réalise une modélisation de la visibilité du disque circumbinaire HD 34700 A et contrains la morphologie de son asymétrie en poussière. Je compare son émission à celle des systèmes IRS 48 et HD 142527, qui présentent des anneaux asymétriques similaires. Je conclus en discutant de l'interprétation des asymétries comme de la poussière piégée azimutalement par un vortex et de son origine, en établissant un lien avec la présence possible de planètes massives creusant les cavités du disque. En résumé, les interactions entre les planètes et les disques offrent de nombreuses possibilités d'étudier les propriétés de la planète et du disque lui-même. Dans ma thèse, je montre que la combinaison de modèles théoriques d'interactions entre les planètes et les disques avec des observations peut fournir des informations sur la masse des planètes et leur mouvement orbital, et peut être utilisée pour déduire la présence de planètes comme cause des sous-structures observées. Les futures observations multi-longueurs d'onde et multi-époques, associées à des modèles améliorés de la structure verticale des disques, permettront de mieux cerner ces propriétés, tandis que l'arrivée de l'Extremely Large Telescope (ELT) permettra la détection de planètes dans les régions internes des disques protoplanétaires.