Detecting activity of late-type stars with spectropolarimetry and photometry

Modélisation de l'activité des étoiles froides à partir de données photométriques et spectropolarimétriques Les divers phénomènes actifs observés dans les étoiles de type solaire sont une conséquence de leur magnétisme interne. La rotation stellaire est responsable de l'amplification des champs magnétiques internes à travers une dynamo globale. Cependant, l'activité magnétique semble atteindre une limite supérieure pour les étoiles avec des vitesses de rotation suffisamment grandes, bien que le seuil de rotation exact pour la saturation dépende du traceur magnétique pris en compte. Le régime saturé de la dynamo stellaire n'a pas encore bénéficié d'une exploration approfondie. Si nombre de traceurs d'activité classiques révèlent la présence de champs magnétiques dans l'atmosphère des étoiles froides, leur mesure directe a longtemps été très difficile. Au cours des trois dernières décennies, les progrès spectaculaires de notre capacité à mesurer et à modéliser l'effet Zeeman ont considérablement augmenté nos connaissances sur le magnétisme stellaire. Une compréhension fine de l'activité stellaire est également essentielle pour modéliser l'environnement planétaire des planètes proches. La plupart des naines M affichent des niveaux d'activité élevés, et ces étoiles dominent la population stellaire dans le voisinage solaire. Pour les naines M, la faible masse stellaire se traduit par une zone habitable rapprochée, où de l'eau liquide stable peut exister à la surface de la planète. Les planètes géantes proches des jeunes Soleils sont également importantes à étudier, car elles reflètent l'évolution précoce des systèmes planétaires et fournissent un aperçu clé des canaux de migration à l'origine des Jupiters chauds. Le suivi photométrique est l'une des méthodes les plus efficaces pour caractériser les exoplanètes en transit et les variations de luminosité induites par l'activité des étoiles hôtes. Nous avons proposé de construire un photomètre de type CubeSat proche infrarouge nommé MARSU. Ce télescope spatial compact est peu coûteux et de programmation flexible. En tant que photomètre spatial infrarouge dédié, d'un diamètre de 8,5 cm, MARSU va détecter les planètes semblables à la Terre en transit dans la zone habitable des naines M, tout en caractérisant l'activité de l'étoile hôte. Il réalisera une surveillance photométrique continue dans le proche infrarouge pour les cibles jusqu'à une magnitude H de ~11, avec une précision meilleure qu'une mmag, sur des périodes continues allant jusqu'à 3 mois. Dans le premier volet de cette thèse, nous avons étudié l'activité magnétique d'un prototype d'objet à l'âge zéro de la séquence principale : le rotateur rapide V530 Per. Des observations spectropolarimétriques sur deux époques (2006 et 2018) ont été obtenues avec ESPaDOnS, nous permettant de reconstruire la distribution de surface de la luminosité et des champs magnétiques, la rotation différentielle latitudinale et le système de protubérances en utilisant des méthodes tomographiques. La carte de luminosité est dominée par une grande tache sombre près du pôle, accompagnée d'une distribution complexe de régions brillantes et sombres aux latitudes inférieures. La majeure partie de l'énergie du champ magnétique à grande échelle est stockée dans la composante du toroïdale. Les cartes de brillance et de champ magnétique de V530 Per sont cisaillées par une rotation différentielle de type solaire. Le système de protubérances est organisé en anneau à l'emplacement approximatif du rayon de co-rotation et affiche une évolution significative à court terme, sur quelques jours. La deuxième partie de la thèse était une évaluation de faisabilité de la détection d'exoplanètes autour d'étoiles actives avec MARSU. [...]