Unveiling prebiotic conditions in the protoplanetary disks with MATISSE

Dévoiler les conditions prébiotiques dans les disques protoplanétaires avec MATISSE Le grand nombre et la diversité des systèmes exoplanétaires détectés jusqu'à présent soulève de nombreuses questions sur leur formation. Il est donc nécessaire d’étudier en détail les disques protoplanétaires (PPD) qui sont le berceau des exoplanètes puisqu'ils fournissent les conditions initiales de leur formation. Mes travaux de recherche effectués durant mon doctorat se sont concentrés sur l’étude de la région interne des PPD (0.1 à 10 au), zone dans laquelle les planètes telluriques sont censées se former. Mon objectif a été de contraindre la répartition spatiale, la composition chimique et les propriétés physiques des particules de poussière présentes dans cette zone interne des PPD et qui constituent les briques élémentaires des futures planètes. Mes travaux de recherche se sont plus particulièrement concentrés sur la détection et la caractérisation des réservoirs de carbone solide dans les disques. Le carbone, quatrième élément le plus abondant dans l'Univers doit jouer un rôle significatif, tant sous forme gazeuse que solide, dans la formation des systèmes planétaires et dans la formation de molécules prébiotiques à l’origine de la vie. D’un point de vue observationnel, la détection des réservoirs de carbone solide dans la région interne des PPD est ardue, car la plupart de ces espèces chimiques présentent peu ou pas de signatures spectrales. Une exception notable concerne les nanograins carbonés contenants des liaisons C-H : nanodiamants hydrogénés, carbones amorphes hydrogénés, hydrocarbures aromatiques polycycliques (PAH). Ces espèces présentent des bandes d'émission étroites dans l’infrarouge thermique (en bandes L et N) et peuvent donc être utilisés pour détecter les réservoirs de carbone solide. Dans mes travaux de recherche, je me suis concentrée sur les signatures spécifiques d'émission infrarouge à 3.3 et 3.4 micron liées aux liaisons moléculaires C-H produites par les particules carbonées aromatiques et aliphatiques. Pour accéder à la bande spectrale L et à la résolution spatiale nécessaire pour résoudre la zone interne des PPD, j’ai utilisé MATISSE, le nouveau recombineur de faisceaux du Very Large Telescope Interferometer (VLTI) fonctionnant dans l’infrarouge thermique. Les données que j’ai collectées en basse résolution spectrale (LR) n'excluent pas la présence de nanograins carbonés dans la région interne du disque : cette présence est d’ailleurs probable, comme j’ai pu le montrer dans l'étude de faisabilité que j'ai engagée. Cette étude a également permis de dévoiler les limites de détection des nanograins autour de 3.3 micron dues à la présence aux mêmes longueurs d’onde de fortes raies telluriques masquant leur signature. Pour résoudre ce problème, j’ai initié une étude sur l’effet des raies telluriques sur les données MATISSE. Un de mes axes d’étude a concerné la calibration des spectres en utilisant molecfit, un outil qui permet l'ajustement des raies telluriques. Les premiers résultats que j’ai obtenus montrent que l’utilisation de cet outil n'améliore pas significativement la correction des raies telluriques par rapport à une approche traditionnelle utilisant une étoile de calibration. De plus, les observables interférométriques sont significativement impactés par des effets de phases variables dans le temps probablement dus aux variations de colonne de vapeur d’eau sur le chemin optique des faisceaux provenant des quatre télescopes. Une utilisation et un réglage améliorés des paramètres de molecfit devraient améliorer la correction. Il s'agit d'un travail en cours.