Mesures de masses dynamiques de naines brunes par ajustement simultané de données astrométriques, d'imagerie et de vitesses radiales.

Abstract

Dans ce mémoire, nous nous penchons sur l'étude de deux systèmes binaires constitués d'au moins une naine brune chacun : HD 13724 et Gliese 229. Les naines brunes étant trop petites et trop peu lumineuses, leur observation directe est assez difficile. Ainsi la binarité de ces systèmes n'a pu, à l'époque, être découverte indirectement que grâce à la méthode des vitesses radiales. Cette technique permet, via les lois de Kepler, d'estimer la masse du compagnon substellaire qu'est la naine brune en observant son mouvement projeté sur la ligne de visée de l'observateur. Cependant cette masse est corrélée par un autre paramètre : l'inclinaison du plan orbital du système stellaire vu depuis la Terre. Tandis qu'une naine brune dont l'orbite serait observée par sa tranche devrait révéler sa masse exacte, une naine brune dont le plan orbital est incliné par rapport à la ligne de visée de l'observateur ne pourra fournir qu'une masse minimale égale à sa vraie masse multipliée par le sinus de l'inclinaison du système, inclinaison malheureusement bien souvent inconnue. Cette dégénérescence masse/inclinaison peut néanmoins être brisée grâce à des observations supplémentaires astrométriques. Encore impossibles il y a trente ans, les catalogues des satellites HIPPARCOS et, plus récemment, les premiers catalogues provisoires de Gaia, ont permis d'obtenir des précisions sur les mouvements dans le plan du ciel des étoiles principales de ces systèmes binaires et ainsi, de mieux contraindre les masses des naines brunes orbitant autour. Ces dernières années, l'amélioration des techniques d'observation, notamment l'optique adaptative dite "extrême", a permis le développement de l'imagerie à haut contraste. Enfin, les naines brunes peuvent être observées ! Ces données d'imagerie, combinées à celles d'astrométrie et aux vitesses radiales, peuvent nous permettre d'affiner encore les masses et autres paramètres orbitaux de ces naines brunes. Grâce à une méthode de Monte-Carlo par chaines de Markov codée sous Python, nous avons pu combiner les données astrométriques, d'imagerie et de vitesses radiales de HD 13724 et Gliese 229. Nous avons alors obtenu une estimation des masses dynamiques des naines brunes de chacun de ces systèmes. Ces masses ont ensuite été comparées avec les résultats de la littérature, notamment les travaux de Rickman et al. et Brandt et al. respectivement, qui n'ont pas pris en compte les données astrométriques ou ont utilisé des instruments différents pour la détermination des vitesses radiales. Enfin, nous nous sommes intéressés à des modèles d'évolution liant l'âge, la masse et la luminosité des naines brunes dans le but de retrouver l'âge de ces dernières et de déterminer quel modèle reproduit le plus fidèlement les résultats. Nous en avons profité pour comparer nos âges trouvés avec ceux estimés dans la littérature, nous permettant de valider ou infirmer nos résultats ainsi que ceux de Rickman et al. et Brandt et al., aussi bien sur les masses des naines brunes que sur les âges des systèmes.