À travers mon travail de thèse sur les noyaux actifs de galaxie, dans le proche IR, avec un grand télescope (8-10m) muni d'une optique adaptative, j'ai été amené à faire intervenir des disciplines d'horizons très différents. <br /><br />Plus précisément, il s'agissait d'obtenir des données sur des noyaux actifs de galaxie avec NaCo, de créer et/ou d'adapter de nouvelles techniques de traitement pour les observations avec une optique adaptative, pour enfin interpréter les données ainsi traitées, notamment en les comparant à des modèles numériques. L'acquisition de cette double compétence a été particulièrement favorisée par le statut de ma thèse qui avait pour cadre une collaboration entre l'ONERA et le LESIA.<br /><br />Le problème astrophysique auquel je me suis attaqué est celui de la structuration de l'environnement immédiat des Noyaux Actifs de Galaxie (NAGs) et en particulier du test de l'hypothèse d'un tore de gaz moléculaire et de poussières ainsi que de son interaction avec un jet issu du NAG. Les échelles de ces structures (dizaine de pc) impliquent une résolution angulaire très élevée et la variété des phénomènes en jeu induit des morphologies parfois complexes qu'il est impératif de distinguer d'artefacts instrumentaux subtils.<br />Trois techniques de renforcement de la résolution angulaire et du contraste ont été développées ou améliorées dans ce travail :<br />- Le recentrage d'image sub-pixelique, grâce à un algorithme de type<br /> maximum de vraisemblance<br />- La déconvolution d'image sous contraintes<br />- La reconstruction de la fonction d'étalement de point de l'instrument<br /> avec les données d'analyse de front d'onde<br /><br />Dans chaque cas, la méthode a été appliquée à des données réelles et a permis effectivement un gain important sur la finesse angulaire et donc, au final, sur le retour astrophysique, avec plusieurs résultats originaux en particulier concernant NGC1068 le plus étudié des noyaux de Seyfert de type 2 :<br />- Dans le cas d'Arp 220, prototype des noyaux de galaxie ultra-lumineuses, deux composantes nucléaires ont pu être clairement identifiées, pour la première fois à 3.8µm dans la partie Est du coeur d'Arp 220, permettant d'établir un lien direct entre le proche et le moyen IR. De plus, un double bras d'émission, probablement la zone d'interaction des deux galaxies en fusion, est clairement mis en évidence, entre la source Ouest et les deux sources Est du coeur.<br />- Dans le cas de NGC 1068, de nouvelles structures à la morphologie très particulière (vagues quasi-périodiques), encadrant le jet radio, ont été mises en évidence en bande L' et M d'une part et en bande Ks d'autre part grâce aux premières observations coronographiques jamais réalisées dans le domaine extragalactique. Ces structures dont la formation n'est pas encore expliquée, témoignent d'une interaction forte du jet avec la Narrow Line Region. Une étude photométrique précise dans ces 3 bandes m'a aussi permis de conclure que la poussière dans ces structures était majoritairement composée de nano-grains, peut-être des nano-diamants. En plus d'avoir montré que le cœur était résolu, des observations spectroscopiques de la source la plus centrale m'ont enfin permis d'apporter un certain nombre d'éléments en faveur du modèle unifié des NAG, notamment la présence d'une cavité de sublimation des grains et la présence de gaz moléculaire non dissocié à petite distance du NAG. Le modèle de transfert radiatif dans le tore, développé dans le cadre de ma thèse, a permis de montrer la cohérence de l'ensemble des données.<br />- Dans le cas de NGC 7469, une structure micro-spirale a été mise en évidence grâce à la déconvolution dans les 2" centrales de cette galaxie de Seyfert de type I. De plus des observations spectroscopiques montrent des raies en émissions de l'hydrogène moléculaire sur la ligne de visée de la source la plus centrale, argument fort en faveur du modèle unifié des NAG.<br />- J'ai également contribué à la réduction de données des mesures faites sur le trou noir supermassif du Centre Galactique de 3 à 5 µm qui ont montré la fréquence importante des flares et leur localisation dans un volume de quelques rayons de Schwarzschild. <br /><br />Un certain nombre d'autres observations ont été réalisées durant cette thèse et sont en cours d'exploitation : on citera notamment les premières observations polarimétriques à haute résolution du jet de M87 dans l'IR proche.

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.

L'etude des raies d'absorption dans le spectre des quasars constitue<br />aujourd'hui un des outils majeurs de l'observation des galaxies au<br />cours de leur formation et de leur evolution. En effet, ces raies<br />revelent le gaz interpose tout au long de la ligne de visee entre le<br />quasar et l'observateur. Les systemes avec les plus grandes densites<br />de colonne, les sytemes lorentziens (DLAs), ont une densite de colonne<br />en hydrogene neutre superieure a 2 * 10^20 atomes cm^-2. Ces<br />absorbants ont longtemps ete consideres comme les precurseurs des<br />galaxies spirales observees a faible decalage spectral (z), meme si<br />certains travaux semblent indiquer qu'ils pourraient etre constitues<br />en majorite de galaxies naines riches en gaz, elements de base de la<br />formation hierarchique des structures. L'observation de ces systemes<br />etant independante de leur taille, forme ou facteur de recouvrement,<br />ils fournissent des informations complementaires a l'etude de<br />l'emission propre des galaxies. Les systemes Lyman limit (LLSs)<br />possedent une densite de colonne N(HI) > 1.6 * 10^17 atomes cm^-2. A<br />z<1, ils sont probablement associes aux halos des galaxies. Enfin, les<br />nombreux systemes avec les plus petites densites de colonne (10^12 -<br />10^17 atomes cm^-2) constituent "la foret Lyman-alpha".<br /><br /><br />Cette these presente un echantillon de 66 quasars brillants a z>4,<br />observes avec le telescope de 4 m "Cerro Tololo Inter-American" et<br />le telescope de 4,2 m "William Herschel". En premier lieu, l'etude<br />consiste en l'analyse des quasars a l'aide de la modelisation de<br />l'emission continue du quasar, et de la mesure des parametres de<br />depression du continu qui quantifient l'absorption moyenne dans la<br />region de la foret Lyman-alpha. Les spectres de quasars sont ensuite<br />analyses de maniere a etudier les absorbants qu'ils contiennent. Ces<br />donnees menent a la construction d'un echantillon de 26 nouveaux<br />systemes lorentziens lointains et 34 nouveaux systemes Lyman limit<br />ainsi que de nombreux systemes metalliques associes. Cet ensemble de<br />donnees permettent de determiner la distribution de la densite de<br />colonne, f(N,z), ainsi que la masse totale d'hydrogene neutre contenue<br />dans les absorbants de grande densite de colonne. Le nombre de LLSs<br />observes par unite de decalage spectral permet de contraindre f(N,z)<br />en-dessous de la limite des DLAs, dans l'intervalle N(HI) = 1,6 *<br />10^17 a 2 * 10^20 atomes cm^-2. L'analyse demontre sans ambiguite que<br />f(N,z) diverge d'une loi de puissance et qu'une distribution gamma<br />f(N,z) = (f_*/N_*)(N/N_*)^(-beta) exp(-N/N_*) represente de maniere<br />plus precise les observations. Ces resultats sont ensuite utilises<br />pour determiner la quantite de gaz neutre contenue dans les systemes<br />DLAs ainsi que dans les absorbants avec N(HI) > 2 * 10^19 atoms cm^-2<br />(systemes "sous-lorentziens"). Dans l'intervalle de decalage<br />spectral 2 - 3, 85% de la densite en masse HI + He II se trouve dans<br />les DLAs. Cependant, a z>3,5, nous trouvons que cette fraction est<br />seulement de 55%, le reste de la masse se trouvant dans les systemes<br />sous-lorentziens. Apres avoir corrige la masse HI observee en prenant<br />en compte ce gaz neutre "manquant", la densite comobile en masse ne<br />presente plus de decroissance dans l'intervalle z = 2 - 5 par rapport<br />aux etudes anterieures ne considerant pas les systemes<br />sous-lorentziens. Le changement dans la distribution de densite de<br />colonne suggere qu'a z>3,5, nous observons directement la formation<br />des systemes de grande densite de colonne HI a partir de systemes de<br />densite de colonne plus petites. Enfin, nous presentons nos<br />predictions concernant l'evolution de la densite en nombre de systemes<br />sous-lorentziens avec le decalage spectral. Des resultats<br />preliminaires de cette mesure a partir de donnees d'archives echelle<br />UVES semblent etre en accord avec ces predictions.