L'impact des etoiles massives sur le milieu interstellaire et sur l'evolution chimique des galaxies a sursaut

par FRANCOIS LEGRAND

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Daniel Kunth.

Soutenue en 1998

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Durant ce travail, nous nous sommes interesse a l'impact, dans les galaxies naines, qu'ont les etoiles massives formees lors d'un sursaut de formation stellaire. Deux aspects de ce probleme, differents mais complementaires, ont ete abordes : d'une part, l'incidence du sursaut sur la dynamique du milieu interstellaire, a travers l'emission de la raie ly, et d'autre part l'influence de ces sursauts sur l'evolution chimique de ces objets. En effet, lors d'un episode violent de formation stellaire, les etoiles massive ionisent fortement le gaz environnant, donnant normalement lieu a des emissions de photons ly et h dont le rapport des quantites peut etre evalue de facon theorique. Toutefois, les premieres observations de l'emission ly dans des galaxies a sursaut ont revele un apparent deficit de ces photons par rapport a l'emission h observee. Attribue initialement a l'effet conjugue de la diffusion resonante dans le gaz neutre et de la destruction des photons ly par les poussieres, nous avons pu confirmer, en nous basant sur la comparaison des profils des ces deux raies, observees au sol et dans l'espace avec le telescope spatial, que la dynamique du gaz, controlee par l'energie mecanique liberee par les etoiles massives, etait egalement un facteur determinant pour l'emergence de la raie ly. Tout particulierement, nous avons pu montrer que si l'on negligeait l'effet de la dynamique de la matiere interstellaire, l'apparent deficit en photons ly pouvait etre explique en invoquant, vraisemblablement a tort, une loi et un coefficient d'extinction eleves, mais qu'en revanche, la prise en compte des effets dynamiques, indique que les photons ly emergent principalement de regions de faible extinction. D'autre part, les etoiles massives, formees lors d'un sursaut, rejettent dans le milieu interstellaire les metaux qu'elles ont synthetisees, contribuant ainsi a son enrichissement. Afin d'etudier les echelles spatiales et temporelles de cet enrichissement, nous avons obtenu un spectre a longue fente de la galaxie naine izw 18, objet presentant la particularite d'etre le plus sous-abondant de l'univers local. Ces observations profondes (14 heures de pose!) ont revele une abondance en oxygene extremement homogene a une echelle de plus de 600 pc, suggerant, en accord avec les resultats concernant d'autres galaxies a sursaut, que l'enrichissement du aux etoiles massives actuelles n'etait pas encore visible. L'hypothese la plus probable semble que les metaux ejectes par les etoiles massives, sous forme de vents stellaires et ejectas de supernovae, demeurent, dans les premiers temps du sursaut, dans une phase chaude et peu dense, rayonnant dans le domaine x (mais pas en optique), et ne se melangent pas immediatement au milieu interstellaire environnant. En nous aidant d'un modele d'evolution spectrophotometrique couple a l'evolution chimique des galaxies, nous avons etudie differents scenarios d'histoire de formation d'etoiles dans izw 18. La possibilite d'une ejection hors de la galaxie des metaux rejetes par les etoiles massives, voire par les etoiles de masses intermediaires, a ete etudiee. Si les abondances en carbone et oxygene observees dans izw 18 resultent uniquement d'un enrichissement par des sursauts de formation d'etoiles, au plus 60 a 70% des metaux produits par les etoiles de toute masses doivent etre ainsi perdus. Nous avons egalement montre qu'une formation stellaire continue, mais de tres faible intensite, durant les periodes inter-sursaut devait etre prise en compte, et que ce mode de formation d'etoiles ne pouvait etre neglige lorsque l'on s'interesse aux objets de tres faible metallicite. En particulier, les abondances mesurees dans izw 18 pourraient ne provenir que de ce type de formation stellaire si celle-ci s'est maintenue pendant un temps de hubble. Le sursaut actuel serait alors le premier, mais une formation d'etoiles faible et lente aurait commencee il y a plusieurs milliards d'annees. Nous avons egalement montre que les galaxies a faible brillance de surface pouvaient etre les contreparties en phase calme des galaxies a sursaut et que la possible augmentation de la metallicite minimale des systemes absorbants lyman alpha quand le decalage spectral diminue pouvait etre le resultat d'une formation stellaire continue, mais tres faible, qui contribuerait a augmenter regulierement le contenu en metaux de la matiere interstellaire.

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Informations

  • Détails : 246 p.
  • Annexes : 272 ref.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Disponible pour le PEB
  • Bibliothèque : Observatoire de Paris (Section de Meudon). Bibliothèque.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : MMf.TLegrand
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 1998
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