Planetary formation as seen with Spitzer and the VLTI

This thesis is divided in two main parts, oriented toward planet formation inside circumstellar disks around young solar analogs. First, I will present results obtained using Spitzer/IRS mid-infrared spectroscopic data. These spectra (5-35µm) display a large number of emission features, attributed to silicate dust grains, either in their amorphous or crystalline form. Based on large sample, I led two complementary statistical studies concerning the dust grains mineralogy. First, I show that crystalline grains are widespread inside circumstellar disks, and I show a so-called "crystallinity paradox" concerning the radial distribution of crystals, less crystals being detected in the inner regions (place of preferred formation) compared to outer regions. Amorphization processes can be responsible for these differences. Second, I also show a flattening of grain size distributions, taking place inside circumstellar disks (which was usually interpreted as grain growth). One explanation could be a change in the equilibrium between coagulation and fragmentation. In the second part of this thesis, I present results of pioneering interferometric observations, with the AMBER instrument, for two TTauri stars. These observations enable us to confirm, and refine, two existing models: i) the presence of a gap inside a transitional disk, with an inner disk close to the star, ii) the importance of scattered light when interpreting interferometric data. These works help us better understanding and constraining planet-forming regions.
Cette thèse se découpe en deux volets complémentaires, orientés sur la formation planétaire dans les disques autour d'étoiles jeunes. Dans une première partie je présente les résultats obtenus avec des données spectroscopiques du satellite Spitzer. Ces spectres (5-35 µm) montrent un grand nombre de raies en émission, attribuées à des poussière silicatées, amorphes ou cristallines. Sur un large échantillon, j'ai mené deux analyses statistiques complémentaires sur la minéralogie des grains de poussière. Je montre tout d'abord que les silicates cristallins sont très présents dans les disques proto-planétaires, et je mets en évidence un paradoxe de cristallinité sur la distribution radiale de ces cristallins, avec moins de cristaux dans les régions internes (lieu de leur formation préférentiel) que dans les régions externes. Des processus d'amorphisation peuvent être responsables de cet écart. Par la suite, j'ai montré qu'un applatissement des distributions en taille de grain a lieu dans les disques (ce qui était souvent interprété comme un grossissement de grains). Cela peut s'expliquer soit par un changement d'équilibre entre les processus de fragmentation et de coagulation, soit par une évacuation des petits grains par la pression de radiation ou les vents stellaires. Dans une seconde partie, je présente les résultats d'observations pionières, par la méthode d'interférométrie dans le proche infrarouge, avec l'instrument AMBER, pour deux étoiles TTauri. Ces observations ont permis de confirmer deux modèles existants dans la litérature : i) la présence d'un sillon dans un disque en transition, avec un disque interne proche de l'étoile, ii) l'importance de la lumière diffusée dans l'interprétation de données interférométriques. Ces travaux permettent de mieux connaître les régions de formation planétaire.