L’un des domaines les plus passionnants de l’astronomie est la recherche d’exoplanètes, en particulier d’exoplanètes habitables, et ce depuis la découverte de la première exoplanète gravitant autour d’une étoile de la séquence principale en 1995. Des milliers de nouvelles planètes situées au-delà de notre système solaire ont été confirmées et d'avantage sont encore à venir. Les techniques diverses et variées utilisées pour la détection et la caractérisation des exoplanètes sont, pour la plupart, basées sur des méthodes et des principes très différents, mais elles ont toutes un point commun important: les propriétés d'une exoplanète ne peuvent pas être déterminées sans connaître celles de son étoile hôte. Avoir des modèles stellaires, utilisés pour comprendre les observations d'étoiles, aussi précis que possible devient alors une nécessité.
Les naines M sont l’un des types d’étoiles les plus froids et qui brûlent encore de l’hydrogène dans son cœur (séquence principale) et elles constituent plus de 70% des étoiles de notre galaxie. Comme ce sont des étoiles de faible masse et donc de faible température, elles émettent leur maximum de rayonnement dans le proche infrarouge (la portion du spectre lumineux la plus efficace pour chauffer). Les naines M constituent donc des cibles très attrayantes pour la recherche de nouvelles exoplanètes capables de supporter l'eau sous sa forme liquide (condition nécessaire pour supporter la vie telle que nous la connaissons). Malheureusement, une température effective basse permet également la formation de nombreuses molécules, ce qui rend la modélisation de l'atmosphère des ces étoiles très difficiles. PHOENIX est un code de modélisation d’atmosphères qui permet de calculer l’atmosphère modèle des novæ aux nouveaux nés, les T Tauri.
L’objectif de cette thèse est de construire, tester et valider une libraire de spectres synthétique haute résolution utilisant les modèles d'atmosphères provenant du code PHOENIX et de développer un outil fiable pour estimer les paramètres stellaires à partir de spectres haute résolution des étoiles froides, pour ensuite l'étendre et appliquer spécifiquement aux spectres des naines M dans l’optique et / ou le proche infrarouge dans le futur. Nous rapportons ici les résultats des tests caractérisant les étoiles G2-K2 de la séquence principale à partir de spectres haute résolution. Nous avons ajusté les paramètres atomiques des raies en utilisant le Soleil, $ xi $ Boo A et $ epsilon $ Eri comme standard afin de s'assurer que les spectres synthétiques calculés avec PHOENIX reproduisent leurs équivalents observés. Ces étoiles ont été choisies parce que leurs paramètres sont très bien connus, ce dont dépend la précision de notre méthode.
Nous avons estimé avec succès les paramètres stellaires avec les barres d’erreur associées pour 17 étoiles. En utilisant une analyse statistique de type pseudo-Monte Carlo, nous arrivons à avoir des incertitudes globalement améliorées sur les paramètres stellaires par rapport à ceux qu'on peut trouver dans la littérature (respectivement 9K, 0,014 dex et 0,008 dex pour la température effective, la gravité de surface et la métallicité). Nos paramètres stellaires estimés sont également en bon accord avec les valeurs trouvées dans la littérature. L'objectif final est d'appliquer et d'estimer les paramètres stellaires de M naines en combinant les spectres dans l'optique est le proche infrarouge. On devra donc essayer de reproduire ces résultats dans l'infrarouge pour les G-K puis de les appliquer aux naines M. |
One of the most exciting field in Astronomy is the search for exoplanet and especially habitable ones since the discovery of the first exoplanet orbiting a main sequence star in 1995. Thousands of new planets beyond our Solar system have been confirmed and even more to be confirmed. Diverse techniques that are used for the detection and characterization of exoplanets are most of the time based on very different methods and principles, but they all have one important thing in common: the properties of an exoplanet cannot be determined without knowing the properties of its host star. Having stellar models, that are used to understand observations of stars, as precise as possible becomes then a necessity.
M dwarfs are one of the coolest type of hydrogen-burning (main sequence) stars, and they compose 70% of the stars in our galaxy. Because they are low mass stars and they emit their maximum radiation in the near infrared, they are very attractive targets when searching for new exoplanets capable of supporting water in a liquid form ( a necessary condition to support life as we know it). A low surface temperature unfortunately also allows the formation of numerous molecules, which makes them very difficult to model. PHOENIX is a general-purpose atmosphere modelling code that can compute model atmosphere from exploding stars to newly born T Tauri stars.
The goal of this thesis is to construct, test and validate a high-resolution synthetic spectral library using PHOENIX model atmospheres and develop a reliable tool to estimate stellar parameters from high-resolution optical spectra of cool stars so that it can be specifically extended to spectra of M dwarfs in the optical and/or near infrared. We report here the results of tests characterizing main sequence G-K stars from high-resolution spectra. We adjusted the atomic parameters of a number of spectral lines using the stellar standards that are the Sun, $xi$ Boo A, and $epsilon$ Eri to ensure the synthetic spectra computed with PHOENIX reproduce their observed counterparts. These stars were chosen because their parameters are very well characterized, which the absolute accuracy of our method depends on.
We successfully estimated the stellar parameters with associated error bars for 17 stars. Using a pseudo Monte Carlo statistical analysis, we present overall improved uncertainties on the stellar parameters compared to those in literature (on average 9K, 0.014 dex and 0.008 dex for the effective temperature, the surface gravity and the metallicity, respectively). Our estimated stellar parameters are also in good agreement with values found in the literature. |