Détection et caractérisation de nouveaux disques circumstellaires autour d’étoiles de faibles masses et naines brunes jeunes

Abstract

La présence de disques circumstellaires signale la formation actuelle ou passée de systèmes planétaires, pour lesquels les processus de formation sont encore mal compris. Ce mémoire porte sur la détection et la caractérisation de disques circumstellaires autour d’étoiles de faibles masses (types spectraux > K5) et de naines brunes qui sont candidates ou membres d’associations cinématiques jeunes. Nous présentons ici les résultats de cette recherche ainsi que son implication pour la compréhension des processus de formation et d’évolution des systèmes planétaires. De l’échantillon initial composé de ∼ 1600 objets provenant des relevés BANYAN de Malo et al. ainsi que Gagné et al., dont seulement 600 satisfont nos critères de qualité sur les données, quatre nouveaux candidats de disque ont été découverts en détectant leur excès d’émission infrarouge dans les données d’archive de la mission WISE. Les données du relevé 2MASS ainsi que les spectres synthétiques BT-Settl ont été conjointement utilisés pour modéliser l’émission des étoiles. Les nouveaux candidats, dont les types spectraux sont tardifs (M4.5 à L0) et les masses se situent entre ∼ 13 et 120 M_Jup, ont des températures de disque de ∼ 135–520 K et des luminosités fractionnaires de 0,021–0,15. Pour deux des cibles, nous avons obtenu des spectres dans les longueurs d’onde visibles et infrarouges proches. Ces nouveaux spectres montrent respectivement des signes d’émission en Hα et Paβ, indiquant la présence d’accrétion, et ainsi de gaz, et renforçant l’hypothèse que ces objets sont réellement jeunes. Ces deux objets, vraisemblablement âgés de 40 Ma, pourraient représenter la première détection et caractérisation de disques porteurs de gaz plus vieux que 20 Ma.

The presence of circumstellar disks is a signpost of present or past planetary system formation, for which the processes of formation are not fully understood. This thesis focuses on the detection and characterization of circumstellar disks around low-mass stars (spectral type > K5) and brown dwarfs that are candidates or confirmed members of young kinematic associations. Here, we present the results of this search and its bearing on our understanding of the processes of formation and evolution of planetary systems. Of the initial sample consisting of ∼ 1600 objects from the BANYAN surveys of Malo et al. and Gagné et al., from which only 600 satisfied our data quality criteria, four new candidate disks were discovered by detecting their excess infrared emission in the WISE mission archive data. The 2MASS survey data and the BT-Settl synthetic spectra were jointly used to model the emission of the stars. The new candidates, whose spectral types are late (M4.5 to L0) and whose masses are between ∼ 13 and 120 M_Jup, have disk temperatures of ∼ 135–520 K and fractional luminosities of 0.021–0.15. For two of these targets, we have obtained spectra in the visible and near-infrared wavelengths. These new spectra respectively show signs of Hα and Paβ emission, indicative of the presence of accretion, which requires the presence of gas, and which provides further evidence for the youth of these systems. These two systems, likely aged 40 Myr, could be the first examples of disks bearing gas that are older than 20 Myr.