We have imaged GM Aurigae with the Hubble Space Telescope, detected its disk in scattered light at 1400 and 1650 angstrom, and compared these with observations at 3300 angstrom, 5550 angstrom, 1.1 mu m, and 1.6 mu m. The scattered light increases at shorter wavelengths. The radial surface brightness profile at 3300 angstrom shows no evidence of the 24 au radius cavity that has been previously observed in submillimeter observations. Comparison with dust grain opacity models indicates that. the surface of the entire disk is populated with submicron grains. We have compiled a. spectral energy distribution from 0.1 mu m to 1 mm. and used it to constrain a model of the star + disk system that includes the submillimeter cavity using the Monte Carlo radiative transfer code by Barbara Whitney. The best-fit model image indicates that the cavity should be detectable in the F330W bandpass if the cavity has been cleared of both large and small dust grains, but we do not detect it. The lack of an observed cavity can be explained by the presence of submicron grains interior to the submillimeter cavity wall. We suggest one explanation for this that. could be due to a planet of mass <9 M-J interior to 24 au. A unique cylindrical structure is detected in the far-UV data from the Advanced Camera for Surveys/ Solar Blind Channel. It is aligned along the system semiminor axis, but does not resemble an accretion-driven jet. The structure is limb. brightened and extends 190 +/- 35 au above the disk midplane. The inner radius of the limb. brightening is 40 +/- 10 au, just beyond the submillimeter cavity wall.

<p>One of the most fundamental problems in theories of planet formation in protoplanetary disks is planetary migration that arises from resonant, tidal interactions of forming planets with the natal disks. This rapid inward migration, also known as type I migration, leads to the well-known problem that its timescale is about two orders of magnitude shorter than the typical disk lifetime, so that (proto)planets plunge into the host stars within the disk lifetime. This provides a huge hurdle for understanding the statistical properties of observed extra solar planets that now amount to more than 700.</p> <p>In this thesis, we focus on one of the most general properties of protoplanetary disks - inhomogeneities. A large amount of theoretical and observational work currently suggests that protoplanetary disks are most likely to possess several kinds of inhomogeneities. Planetary migration is highly sensitive to the disk properties such as the surface density and temperature of disks, and the sensitivity leads to the formation of trapping sites for rapid type I migration at disk inhomogeneities. These local sites capturing planets undergoing migration are referred to as planet traps. We perform both analytical and numerical studies for exploring formation mechanisms of planet traps at disk inhomogeneities and their consequences for the formation and evolution of planetary systems. We focus on three kinds of the disk inhomogeneities: dead zones, ice lines, and transitions of heat sources in protoplanetary disks we refer to as heat transitions. Dead zones are an inevitable consequence of disk turbulence originating from magnetorotational instabilities (MRIs) that take place in (partially) ionized disks threaded by weak magnetic fields. One of the fundamental properties of the dead zone is a low level of turbulence there, which is the outcome of the high density, preventing the region from being ionized due to X-rays from the central stars and cosmic rays. Ice lines are formed due to low disk temperatures which lead to condensation of specific molecules there. Heat transitions arise as a consequence of the switching of the dominant heating process from viscous heating to stellar irradiation as the distance to the host stars increases.</p> <p>We summarize our major findings. 1) rapid dust settling arising in dead zones leaves a dusty wall at the outer edge of the dead zones beyond which the disks are quite turbulent, so that dust is fully mixed with the gas. Efficient heating of the wall by stellar irradiation and the subsequent backward heating of the dead zones by the wall result in a positive temperature gradient in the dead zones. This inversion in the temperature profiles leads to outward migration there. 2) Any protoplanetary disk is likely to possess up to three types of planet traps that are specified by characteristic disk radii (dead zone, ice line and heat transition traps). Disk evolution, driven by disk viscosity, lowers both the accretion rate and surface density of gas and moves traps inward at different rates. This suggests that the interactions of (proto)planets captured at different traps play the dominant role in constructing planetary system architectures. Furthermore, the distribution of planet traps depends largely on stellar masses and accretion rates, so that they are one of the principle parameters for regulating the (initial) scale of planetary systems. 3) Both multiplicity and mobility of planet traps are crucial for understanding the statistical properties of observed extra solar planets. For instance, the mass-period relation - observational manifestation that planetary mass is an increasing function of orbital periods - can be understood by constructing and following evolutionary tracks of accreting planets in planet traps. These three contribution are new results in the field.</p> / Doctor of Philosophy (PhD)

J'ai effectué une étude des éléments C, N, et O dans les atmosphères d'étoiles chimiquement particulières de la séquence principale, où ils sont sous-abondants et répartis de manière inhomogène. J'ai recensé les processus physiques qu'il faut inclure dans les calculs d'accélération radiative et montré leur importance relative. Des améliorations majeures par rapport aux approximations usuelles ont été obtenues grâce à l'utilisation systématique des données atomiques du projet OPACITY. Elles permettent de calculer précisément la dépendance en fréquence des opacités, et d'améliorer l'évaluation des largeurs de raies. Les contributions des raies et de la photoionisation sont calculées pour chaque ion et l'accélération totale sur un élément donné est obtenue grâce à un modèle prenant en compte les réactions rapides entre ions. Les accélérations radiatives calculées pour le carbone, l'azote, et l'oxygène, les poussant vers le haut, apparaissent inférieures à la gravité dans tous les modèles d'enveloppe considérés (étoiles de type A à F), pour une large gamme de paramètres, expliquant leurs déficits marquées à la surface de la plupart des étoiles chimiquement particulières. Des tables donnant d'une part l'opacité de ces éléments, d'autre part leur accélération radiative sur une grille contenant de nombreuses conditions de plasma permettent d'effectuer des calculs d'évolution stellaire prenant en compte tous les aspects de la diffusion des éléments C, N, et O, les plus abondants après H et He. <br /> <br />Je me suis ensuite intéressé aux étoiles de type lambda Bootis, un petit sous-groupe singulier d'étoiles chimiquement particulières, dont les anomalies d'abondance ne sont pas expliquées par le modèle de la diffusion radiative. Il s'agirait plutôt d'étoiles jeunes, encore entourées des restes du disque à partir duquel elles se sont formées, et dont elles accrèteraient un gaz appauvri en éléments lourds, ceux-ci s'étant condensés en grains. Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons recherché la signature de matière circumstellaire dans le spectre de ces étoiles. Peu d'étoiles de notre échantillon montrent un tel indice et nos résultats suggèrent une anti-corrélation entre la présence de gaz ou de poussières, pouvant caractériser deux états différents dans l'évolution du disque protostellaire. Au cours de cette étude, nous avons découvert par hasard le premier cas de pulsations non radiales dans une étoile de type lambda Bootis, puis montré qu'elles sont communes dans ce groupe. L'identification des modes de pulsation permet de remonter à la structure interne de ces étoiles et à leur état d'évolution, permettant ainsi de tester le modèle d'accrétion. <br /> <br />Mon étude des environnements circumstellaires des étoiles lambda Bootis m'a conduit à m'intéresser aux disques protoplanétaires. Jusqu'à récemment, nous n'avions observé qu'un seul système solaire (le nôtre) dans lequel nous pouvions tester notre compréhension du processus de formation de planètes. Maintenant, plus d'une centaine de planètes ont été découvertes autour d'autres étoiles et les contraintes sur les modèles théoriques sont devenues très serrées. Nous savons que, dans la nébuleuse solaire, les particules de poussière de la taille du micron se sont agglomérées pour former des planètes, objets 10^13 à 10^14 fois plus grands. Bien qu'il y ait beaucoup de travail réalisé sur les dernières étapes de cette formation, et sur la migration de planètes déjà formées, peu de travail a été fait pour développer des modèles hydrodynamiques décrivant l'interaction du gaz et de la poussière dans les disques proto-planétaires. Nous développons un code hydrodynamique SPH permettant de modéliser cette interaction, principalement par la force de friction, entre deux phases: du gaz et des grains de poussière d'une taille donnée. Nous obtenons ainsi la répartition spatiale des grains dans le disque en fonction de leur taille. Ce travail correspond à la thèse de Laure Barrière-Fouchet, qui se termine en 2005. Nous projetons ensuite d'ajouter les mécanismes de coagulation, croissance, et évaporation des grains de poussière en modélisant plusieurs phases pour différentes tailles de grains et la variation du nombre de particules dans chaque phase qui en résulte. Ceci permettra de caractériser les zones du disque les plus favorables à la formation de planétésimaux. Ensuite, il s'agira d'explorer plus profondément les mécanismes de formation de planètes. En effet, si l'on arrive assez bien à faire croître les grains microscopiques jusqu'à une taille de l'ordre du centimètre, les collisions entre ces gros grains les refragmentent et empêchent de dépasser cette taille. Plusieurs solutions sont à envisager pour permettre de passer ce cap: diminution des vitesses de collisions dans les régions plus denses, rôle de la turbulence, etc... <br /> <br />Un peu à part de mes travaux précédents, avec mes collègues de l'ESO, j'ai observé et pris le premier spectre de la contrepartie optique du sursaut gamma GRB980425, qui s'est avéré être une supernova très particulière: SN1998bw. Son spectre en évolution rapide ne permettait pas de classer cette supernova, la première à être associée à un sursaut gamma, dans les types connus. Notre équipe a suivi régulièrement l'évolution de sa courbe de lumière et de son spectre, la somme de données recueillie ayant conduit à un modèle d'hypernova.

We report ALMA Cycle 2 observations of 230 GHz (1.3 mm) dust continuum emission, and (CO)-C-12, (CO)-C-13, and (CO)-O-18 J = 2-1 line emission, from the Upper Scorpius transitional disk [PZ99] J160421.7-213028, with an angular resolution of similar to 0''.25 (35 au). Armed with these data and existing H-band scattered light observations, we measure the size and depth of the disk's central cavity, and the sharpness of its outer edge, in three components: sub-mu m-sized "small" dust traced by scattered light, millimeter-sized "big" dust traced by the millimeter continuum, and gas traced by line emission. Both dust populations feature a cavity of radius similar to 70 au that is depleted by factors of at least 1000 relative to the dust density just outside. The millimeter continuum data are well explained by a cavity with a sharp edge. Scattered light observations can be fitted with a cavity in small dust that has either a sharp edge at 60 au, or an edge that transitions smoothly over an annular width of 10 au near 60 au. In gas, the data are consistent with a cavity that is smaller, about 15 au in radius, and whose surface density at 15 au is 10(3 +/- 1) times smaller than the surface density at 70 au; the gas density grades smoothly between these two radii. The CO isotopologue observations rule out a sharp drop in gas surface density at 30 au or a double-drop model, as found by previous modeling. Future observations are needed to assess the nature of these gas and dust cavities (e.g., whether they are opened by multiple as-yet-unseen planets or photoevaporation).

Les étoiles de type solaire se forment par l'effondrement d'un nuage moléculaire, durant lequel la matière s'organise autour de l'étoile en formation sous la forme d'un disque, appelé disque protoplanétaire. Dans ce disque se forment les planètes, comètes et autres objets du système stellaire. La nature de ces objets peut donc avoir un lien avec l'histoire de la matière du disque.J'ai étudié l'évolution chimique et physique de cette matière, du nuage au disque, à l'aide du code de chimie gaz-grain Nautilus.Une étude de sensibilité à divers paramètres du modèle (comme les abondances élémentaires et les paramètres de chimie de surface) a été réalisée. Notamment, la mise à jour des constantes de vitesse et des rapports de branchement des réactions de notre réseau chimique s'est avérée influente sur de nombreux points, comme les abondances de certaines espèces chimiques, et la sensibilité du modèle à ses autres paramètres.Plusieurs modèles physiques d'effondrement ont également été considérés. L'approche la plus complexe et la plus consistante a été d'interfacer notre code de chimie avec le code radiatif magnétohydrodynamique de formation stellaire RAMSES, pour modéliser en trois dimensions l'évolution physique et chimique de la formation d'un jeune disque. Notre étude a démontré que le disque garde une trace de l'histoire passée de la matière, et sa composition chimique est donc sensible aux conditions initiales. / Low mass stars, like our Sun, are born from the collapse of a molecular cloud. The matter falls in the center of the cloud, creating a protoplanetary disk surrounding a protostar. Planets and other solar system bodies will be formed in the disk.The chemical composition of the interstellar matter and its evolution during the formation of the disk are important to better understand the formation process of these objects.I studied the chemical and physical evolution of this matter, from the cloud to the disk, using the chemical gas-grain code Nautilus.A sensitivity study to some parameters of the code (such as elemental abundances and parameters of grain surface chemistry) has been done. More particularly, the updates of rate coefficients and branching ratios of the reactions of our chemical network showed their importance, such as on the abundances of some chemical species, and on the code sensitivity to others parameters.Several physical models of collapsing dense core have also been considered. The more complex and solid approach has been to interface our chemical code with the radiation-magneto-hydrodynamic model of stellar formation RAMSES, in order to model in three dimensions the physical and chemical evolution of a young disk formation. Our study showed that the disk keeps imprints of the past history of the matter, and so its chemical composition is sensitive to the initial conditions.

High-contrast imaging instruments such as GPI and SPHERE are discovering gap structures in protoplanetary disks at an ever faster pace. Some of these gaps may be opened by planets forming in the disks. In order to constrain planet formation models using disk observations, it is crucial to find a robust way to quantitatively back out the properties of the gap-opening planets, in particular their masses, from the observed gap properties, such as their depths and widths. Combining 2D and 3D hydrodynamics simulations with 3D radiative transfer simulations, we investigate the morphology of planet-opened gaps in near-infrared scattered-light images. Quantitatively, we obtain correlations that directly link intrinsic gap depths and widths in the gas surface density to observed depths and widths in images of disks at modest inclinations under finite angular resolution. Subsequently, the properties of the surface density gaps enable us to derive the disk scale height at the location of the gap h, and to constrain the quantity M-p(2)/alpha, where Mp is the mass of the gap-opening planet and a characterizes the viscosity in the gap. As examples, we examine the gaps recently imaged by VLT/SPHERE, Gemini/GPI, and Subaru/HiCIAO in HD 97048, TW Hya, HD 169142, LkCa. 15, and RX J1615.3-3255. Scale heights of the disks and possible masses of the gap-opening planets are derived assuming each gap is opened by a single planet. Assuming a = 10(-3), the derived planet masses in all cases are roughly between 0.1 and 1M(J).

Une manière efficace de contraindre la formation des planètes est l'étude des disques protoplanétaires. Les premières images de ces disques ont été obtenues dans les années 80 en infrarouge et en millimétrique. Ces images dévoilaient pour la première fois la morphologie de l'excès infrarouge vu dans les distributions spectrales d'énergies des étoiles jeunes. Depuis, de nets progrès ont été faits et, outre la détection directe de planètes, nous sommes capables de distinguer les perturbations que celles-ci pourraient engendrer dans ces disques. La région interne de ces disques, où la majorité des planètes sont détectées, est complexe car étant le théâtre de nombreux phénomènes encore mal contraints (sublimation de la poussière, vents, accrétion). Pour les étoiles jeunes les plus proches, observer ces régions revient à atteindre une résolution angulaire de l'ordre de la milliseconde d'arc, inatteignable avec un télescope monolithique. L'interférométrie optique permet de satisfaire cette contrainte. Cette technique consiste à combiner la lumière de deux télescopes ou plus afin de la faire interférer. Ces interférences permettent de contraindre la morphologie de l'objet observé à l'aide de modèles. Mais afin de comprendre les phénomènes en jeu il est nécessaire d'avoir une image indépendante de ces modèles. La reconstruction d'images est possible avec l'avènement récent d'interféromètres à 4 télescopes ou plus. Les premières images ont ainsi pu être reconstruites. Cependant, l'étoile centrale ne permet pas d'accéder facilement à l'image de l'environnement. Ma thèse a donc consisté à outrepasser cette difficulté en développant une méthode de reconstruction d'image adaptée à l'environnement protoplanétaire des étoiles jeunes. Elle consiste à séparer l'étoile centrale de l'image afin de reconstruire son environnement tout en prenant en compte la différence de température entre ces deux éléments. Grâce à cette méthode et aux instruments interférométriques du VLTI, j'ai pu reconstruire les images des premières unités astronomiques d'une douzaine d'étoiles de Herbig et de révéler leurs morphologies. J'ai ainsi pu appliquer une analyse géométrique originale afin de les caractériser. Enfin, j'ai analysé plus en détail un étoile particulière, MWC158, dont j'ai imagé la variabilité qui pourrait être interprétée comme une éjection de matière. Ma thèse démontre l'importance de la prise en compte des aspects chromatiques dans la reconstruction d'image ainsi que de l'adaptation de cette méthode à la spécificité des étoiles jeunes. / An effective way to understand the formation of planets is the study of protoplanetary disks. The first images of these disks were obtained in the infrared and the millimeter in the 80s. These images unveiled for the first time the morphology of the infrared excess seen in the spectral energy distributions of young stellar objects. Since then, significant progress has been made and, in addition to the direct detection of planets, we are able to distinguish the disruption they could cause in these disks. The inner region of these disks, where the majority of planets are found, is complex as being the scene of many phenomena still poorly constrained (dust sublimation, winds, accretion). For the closest young stars, observing these regions amounts to achieve an angular resolution of the order of a milliarcsecond, unattainable with monolithic telescopes. The optical interferometry can reach such a small angle. This technique consists in combining the light of two or more telescopes to make it interfere. These interferences can be used to constrain the morphology of the observed object by using models. But to understand the phenomena involved in the inner parts of young stellar objects, it is necessary to have an independent image. Image reconstruction is possible with the recent advent of interferometers with 4 or more telescopes. The first images were able to be rebuilt. However, the central star does not allow easy access to the environment morphology. The goal of my thesis was to bypass this difficulty by developing a method of image reconstruction which is adapted to the protoplanetary environment of young stars. It consists in separating the central star of the image to reconstruct its environment while taking into account the temperature difference between the two. With this method and the VLTI interferometric instruments, I reconstructed the images of the first astronomical unit of a dozen of Herbig stars and revealed their morphologies. I was able to apply a novel geometric analysis to characterize them. Finally, I have analyzed in more detail a particular star, MWC158, which I imaged the variability that could be interpreted as a matter ejection. My thesis demonstrates the importance of the inclusion of chromatic aspects in image reconstruction and adaptation of this method to the specific characteristics of young stars.

Au delà du système solaire et de ses planètes, nous avons maintenant un catalogue de quasiment 1000 exoplanètes qui illustrent la grande diversité des planètes et des systèmes qu'il est possible de former. Cette diversité est un défi que les modèles de formation planétaire tentent de relever. La migration de type 1 est un des mécanismes pour y parvenir. En fonction des propriétés du disque protoplanétaire, les planètes peuvent s'approcher ou s'éloigner de leur étoile. La grande variété des modèles de disques protoplanétaires permet d'obtenir une grande variété de systèmes planétaires, en accord avec la grande diversité que nous observons déjà pour l'échantillon limité qui nous est accessible. Grâce à des simulations numériques, j'ai pu montrer qu'au sein d'un même disque, il est possible de former des super-Terres ou des noyaux de planètes géantes selon l'histoire de migration d'une population d'embryons. / In addition to the Solar System and its planets, we now have a database of nearly 1000 planets that emphasize the huge diversity of planets and systems that can be formed. This diversity is a challenge for planetary formation models. Type I migration is one of the mechanisms possible to explain this diversity. Depending on disc properties, planets can migrate inward or outward with respect to their host star. The huge parameter space of protoplanetary disc models can form a huge diversity of planetary systems, in agreement with the diversity observed in the nonetheless small sample accessible to us. Thanks to numerical simulations, I showed that within the same disc, it is possible to form super-Earths or giant planet cores, depending on the migration history of an initial population of embryos.

Les disques protoplanétaires entourant les jeunes étoiles sont les embryons des systèmes planétaires. A différentes phases de leur évolution, ils peuvent subir d'importantes pertes de masse par photoévaporation : des photons énergétiques, issus de l'étoile centrale ou d'une étoile voisine, chauffe le disque qui perd en masse sous l'échappement des particules. Cependant, ce mécanisme et la physique sous-jacente n'ont que peu été contraints par les observations. Les objectifs de cette thèse sont d'étudier la photoévaporation dans le cas particulier où elle est due à des photons FUV, d'identifier les principaux paramètres physiques (densité, température) et processus (chauffage et refroidissement) impliqués, et d'estimer son impact sur l'évolution dynamique des disques. L'étude repose sur le couplage observations - modélisations des disques photoévaporés par les photons UV en provenance d'étoiles massives proches. Ces objets, appelés "proplyds", ont leur disque entouré d'une large enveloppe nourrie des flots de photoévaporation. A l'aide d'un modèle 1D d'une région de photodissociation, j'ai développé un modèle pour l'émission dans l'infrarouge lointain des proplyds. Ce modèle a été utilisé pour interpréter les observations, issues principalement de Herschel, pour quatre proplyds. Il apparait que les conditions physiques en surface de leur disque sont similaires: une densité de l'ordre de 10 6 par cm cube et une température d'environ 1000 K. Cette température est maintenue par un équilibre dynamique : si la surface se refroidit, la perte de masse diminue et l'enveloppe se réduit. L'atténuation UV produite par l'enveloppe diminue alors et le disque, recevant plus de photons UV, chauffe. La majorité du disque peut s'échapper sous forme de flots de photoévaporation avec des taux de perte de masse de quelques 10 -7 masse solaire par an ou plus, en accord avec les observations précédentes des traceurs du gaz ionisé. A la suite de ce travail, j'ai développé un modèle hydrodynamique 1D pour étudier l'évolution dynamique d'un disque en photoévaporation par un champ de rayonnement externe. [...] / Protoplanetary disks are found around young stars, and represent the embryonic stage of planetary systems. At different phases of their evolution, disks may undergo substantial mass-loss by photoevaporation: energetic photons from the central or a nearby star heat the disk, hence particles can escape the gravitational potential and the disk loses mass. However, this mechanism, and the underlying physics regulating photoevaporation, have not been well constrained by observations so far. The aims of this thesis are to study photoevaporation, in the specific case when it is driven by far-UV photons, to identify the main physical parameters (density, temperature) and processes (gas heating and cooling mechanisms) that are involved, and to estimate its impact on the disk dynamical evolution. The study relies on coupling observations and models of disks being photoevaporated by UV photons coming from neighbouring massive star(s). Those objects, also known as "proplyds", appear as disks surrounded by a large cometary shaped envelope fed by the photoevaporation flows. Using a 1D code of the photodissociation region, I developed a model for the far-IR emission of proplyds. This model was used to interpret observations, mainly obtained with the Herschel Space Observatory, of four proplyds. We found similar physical conditions at their disk surface: a density of the order of 10 6 cm and a temperature about 1000 K. We found that this temperature is maintained by a dynamical equilibrium: if the disk surface cools, its mass-loss rate declines and the surrounding envelope is reduced. Consequently, the attenuation of the UV radiation field by the envelope decreases and the disk surface, receiving more UV photons, heats up. Most of the disk is thus able to escape through photoevaporation flows leading to mass-loss rates of the order of 10 -7 solar mass per year or more, in good agreement with earlier spectroscopic observations of ionised gas tracers. Following this work, I developed a 1D hydrodynamical code to study the dynamical evolution of an externally illuminated protoplanetary disk. [...]

Stars form inside clouds of molecular gas and dust. In the early stages of stellar evolution the remainders of the initial cloud form a circumstellar disk. For the next few million years the disk will slowly dissipate via accretion, outflows, photoevaporation and planet growth while the star makes its way onto the Main Sequence. This stage of a star's life is referred to as the T Tauri phase and is characterised by high-level spectrophotometric variability. This thesis aims to study and map out the environments of T Tauri stars down to the very low mass regime by the means of time-domain monitoring. Different physical processes in the system manifest themselves as variability on different time- scales as well as produce characteristic spectroscopic and photometric features at various wave- lengths. In order to study young stellar objects in depth, the observing campaigns presented in this work were designed to cover a large range of time-scales - minutes, hours, days and months. Combining all the data, this thesis establishes a baseline of over a decade for some objects. The observations also cover a wide range of wavelengths from the optical to the mid-infrared part of the spectrum. The star RW Aur experienced two long-lasting dimming events in 2010 and 2014. This thesis presents a large collection of spectral and photometric measurements carried out just before and during the 2014 event. Spectral accretion signatures indicate no change in the accretion activity of the system. Photometry indicates that parallel to the dimming in the optical the star becomes brighter in the mid-infrared. The observations in this work combined with literature data suggest that the origin of the 2014 event is most likely obscuration of the star by hot dust from the disk being lifted into the disk wind. Very low mass stars (< 0.4 M⊙) are the most common type of star in the Galaxy. In order to understand the early stages of stellar evolution we must study young very low mass stars. This work investigates the photometric and spectroscopic variability of seven brown dwarfs in star forming regions near σ Ori and ε Ori. All targets exhibit optical photometric variability between from 0.1 to over 1.0 magnitude that persists on a time-scale of at least one decade. Despite the photometric variability no change in the spectral type is measured. In the cases where the stars are accreting, modelling of the spectral changes suggest the accretion flow is more homogeneous and less funnelled compared to Sun-like T Tauri stars. The non-accreting variables are more plausibly explained by obscuration by circumstellar material, possibly a ring made out of multiple clouds of dust grains and pebbles with varying optical depths. The star-disk systems studied in this thesis have some broader implications for star and planet formation theory. The case-study of RW Aur has unambiguously demonstrated that the planet- forming environment is very dynamic and can change dramatically on short time-scales, which in turn would have implications for the diversity of planetary systems found in the Galaxy. The Orion stars have shown that the current theory for the T Tauri stage of stellar evolution is valid down to the very low mass regime. The seven dwarfs are a good example for the evolutionary path of circumstellar disks, showing the transition from gas-high, flared accretion disks (σ Ori) to dust-dominated, depleted, structured debris disks (ε Ori).