Dynamique des systèmes exoplanétaires

Au moins 20% des etoiles de la sequence principale abritent des disques de debris, analogues a la ceinture de Kuiper. Ces disques sont la preuve que l'accumulation de solides a au moins permis la formation de corps de taille kilometrique. Il n'est donc pas surprenant que plusieurs de ces disques soient accompagnes de planetes, qui, en laissant leur empreinte dynamique sur la structure spatiale de ces disques, revelent leur presence. Par consequent, la detection d'un disque de debris excentrique entourant Zeta² Ret par le telescope spatial Herschel indique la presence d'un perturbateur massif dans ce systeme. Zeta² Ret etant un systeme mature, âge de 2-3 Gyr, et en ce sens, analogue a notre propre systeme solaire, il offre un exemple different d'evolution dynamique a long terme. Cette these comprend une modelisation detaillee de la structure du disque de debris de Zeta² Ret, ce qui conduit a des contraintes sur la masse et l'orbite du perturbateur suspecte. Cette etude revele egalement que les structures excentriques dans les disques de debris peuvent survivre sur des echelles de temps Gyr.La modelisation de disques de debris peut permettre la decouverte posterieure de planetes comme c'est le cas pour le systeme de Fomalhaut. La forme excentrique de son disque de debris fut d'abord attribuee a Fom b, un compagnon detecte pres du bord interne du disque, mais qui se revele finalement trop excentrique (e~0.6-0.9) pour lui donner sa forme, indiquant la presence d'un autre corps massif, Fom c. Le systeme planetaire qui en resulte est tres instable, ce qui implique une diffusion recente de Fom b sur son orbite actuelle, eventuellement par Fom c. L'etude de ce scenario revele qu'en ayant reside dans une resonance de moyen-mouvement interne avec une Fom c excentrique et de masse comparable a Neptune ou Saturne, Fom b aurait subi une augmentation progressive de son excentricite sur des periodes comparables a l'âge du systeme (~440 Myr), ce qui l'aurait amenee assez proche de Fom c pour subir une diffusion recente, qui, completee par une evolution seculaire avec Fom c, explique sa configuration orbitale actuelle. Ce mecanisme en trois etapes pourrait egalement avoir genere d'importantes quantites de materiel en orbites tres excentriques, ce qui en retour pourrait alimenter en poussiere les parties internes du systeme. Par consequent, ce mecanisme pourrait aussi expliquer la presence de ceintures de poussieres internes dans le systeme de Fomalhaut, mais aussi la decouverte d'une importante population de ceintures de poussieres chaudes et massives dans les systemes âges de plus de 100 Myr.Les systemes planetaires decouverts jusqu'ici presentent une grande variete d'architectures, et notre systeme solaire est loin d'etre un modele generique. Un des principaux mecanismes determinant la morphologie d'un systeme planetaire est la migration planetaire. On attend d'un compagnon stellaire - ce que notre systeme solaire ne possede pas - qu'il affecte les conditions de migration planetaire, et conduise potentiellement a la formation de systemes planetaires tres differents. Ce phenomene est evidemment non negligeable puisque les systemes binaires representent au moins la moitie des systemes stellaires. Dans les systemes planetaires matures, la migration planetaire peut se produire suite a l'interaction avec le materiel solide et l'impact de la binarite sur cette migration tardive est explore dans cette these. Un compagnon circumstellaire pourrait inverser la tendance a la migration interne des planetes dans les systemes stellaires simples, et rapprocher ces planetes des regions perturbees par le compagnon binaire, ou elles ne pourraient pas s'etre formees in situ. Cela pourrait fournir une explication a la presence de planetes qui presentent des signes de migration externe vers un compagnon circumstellaire dans les systemes de Gamma Cephei et HD 196885.