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par Administrateur - 4 mars 2014 ( maj : 25 novembre 2016 )

La compréhension de la formation, de l’évolution et de la physique des exoplanètes est actuellement l’un des défis les plus grands de l’astronomie moderne. Ce but est directement lié à la recherche ultime de la vie à l’horizon 2030. Cependant, plusieurs étapes astrophysiques (théorie de la formation, de l’évolution, de la dynamique, de la structure et des atmosphères planétaires), biologiques (bio-signatures) et techniques (technologies innovantes) doivent être franchies dans cette perspective. Une première étape clef constitue la compréhension des mécanismes de formation des planètes géantes qui façonnent dynamiquement les systèmes planétaires et par conséquence domine complètement la formation de planètes telluriques capables d’abriter de la vie.

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Diagramme Masse - Distance des exoplanètes connues à ce jour, tiré de The Extrasolar Planets Encyclopaedia (SPHERE consortium credit)

Les principales contraintes observationnelles statistiques viennent des mesures de vélocimétrie. Plus de 1000 exoplanètes ont été actuellement confirmées, présentant une large gamme de propriétés physiques et orbitales. Plus récemment, les mesures de transit ont révélées un nombre important de candidats planétaires, corronorant les études sur les planètes telluriques des relevés de vélocimétrie. Toutefois, malgré le succès des ces techniques indirectes, seulement les planètes très proches de leur étoile sont observées (<5-6 UA). Actuellement, seule la technique d’imagerie directe permet d’accéder à des distances à l’étoile supérieures à 5-6 UA. Cette technique est aussi unique pour caractériser l’atmosphère des planètes non fortement irradiées par leur étoile.

Dans ce contexte, après déjà une décade de découvertes d’exoplanètes en imagerie directee, SPHERE va ouvrir une nouvelle fenêtre observationnelle pour étudier de manière systématique la population de planètes géantes autour des étoiles proches du soleil. Les modèles de formation prédisent que l’essentiel de la population de planètes géantes doit se trouver proche de la ligne de glace et que les mécanismes de formation deviennent moins efficaces à longues périodes. Toutefois, les processus de migration vont fortement modifier les distributions orbitales planétaires. La détermination de la fréquence mais aussi des propériétés orbitales et phsyiques des planètes situées au delà de 5 à 10 UA va permettre d’apporter des contraintes observationnelles fortes pour contraindre les théories de formation et d’évolution planétaires.

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Planètes directement imagées : Fomalhaut b (Kalas et al.), , Bpic b (Lagrange et al. ; ESO), HD95086 b (Rameau et al. ; ESO), Kappa And b (Carson et al.), HR8799bcde (Marois et al.),, 2M1207 b (Chauvin et al. ; ESO) et GJ504 b (Kuzuhara et al.)

Les principaux objectifs de SPHERE sont de :

  1. de decrire les propriétés des planètes jeunes dans la regio de formation au delà de 5 UA. L’imagerie de planète déjà détectée en vélocimétrie ou en astrométrie permettrait une calibration directe de la masse dynamique.
  2. d’étudier les caractéristiques des jeunes systèmes exoplanétaires
  3. d’étudier les interactions planètes-disques
  4. de caractériser les propriétés des jeunes atmosphères planétaires

Les étoiles jeunes (<500 Myr) et proches sont très idéales pour la détection des compagnons de faibles masses. Depuis la découverte de la première association jeune TW Hydrae, plus de 300 étoiles jeunes ont aujourd’hui étaient identifiées. Elles sont rassemblées dans plusieurs associations (TWA, β Pictoris, Tucana-Horologium, η Cha, AB Dor, Columba, Carinae) partageant des propriétés cinématiques, photométriques et spectroscopiques similaires. Elles représentent un reservoir incroyable pour SPHERE. Elles seront complétées par des étoiles jeunes et active du champ, des étoiles très proches pour étudier l’environnement très proche de l’étoile, mais aussi les étoiles avec des planètes détectées par vélocimétrie ou astrométrie. D’autres sources favorables pour l’imagerie de lumière réfléchie seront ajoutées.

 SPHERE va aussi permettre de développer nos connaissances dans le domaine des naines brunes, de la formation stellaire, des disques et des jets, des petis corps du système solaire, des étoiles évoluées, et donc enrichir son impact scientifique.

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