Estimation de la fraction binaire de nébuleuses planétaires

par Dimitri Douchin

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Gérard Jasniewicz et de Orsola De Marco.

Soutenue le 25-11-2014

à Montpellier 2 en cotutelle avec Macquarie university (Sydney, Australie) , dans le cadre de Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014) , en partenariat avec Groupe de Recherche en Astronomie et Astrophysique du Languedoc (Montpellier) (laboratoire) et de Groupe de Recherche en Astronomie et Astrophysique du Languedoc / GRAAL (laboratoire) .


  • Résumé

    Les nébuleuses planétaires (NP) sont le produit de l'évolution d'étoiles de masses intermédiaires après leur expansion sphérique à la fin de leurs vies. Il a été estimé observationnellement que 80 % des NP ont des formes non-sphériques. Une fraction si élevée est déroutante et a mobilisé la communauté de recherche sur les NP pendant plus de trente ans. Un scénario qui permettrait de justifier les formes observées serait que les étoiles progénitrices de noyaux de NP (NNP) ne sont pas simples, mais possèdent un compagnon. Les formes des nébuleuses seraient ainsi le résultat de l'interaction avec le compagnon. La fraction si élevée de NP non-sphériques impliquerait donc une fraction élevée de NNP binaires, faisant de la parité stellaire un canal de formation privilégié pour les NP. Après avoir présenté l'état de connaissance actuelle concernant la formation et la mise en forme des NP, je présente mes travaux visant à détecter un excès infrarouge qui serait la signature de la présence d'un compagnon orbitant le NNP. La première partie de ce projet consiste en l'analyse de données et photométrie acquises par moi-même. Dans la deuxième partie je présente une tentative d'utilisation de jeux de données d'archives : la campagne optique Sloan Digital Sky Survey Data Release 7 et la version étendue de la base de données assemblée par Frew (2008). Je présente aussi les résultats d'une analyse de vitesses radiales de spectres VLT/UVES pour 14 NNP dans le but de détecter des compagnons spectroscopiques. Finalement j'expose les détails d'une analyse de photométrie de données optiques dans le but de détecter des compagnons orbitant autour de NNP en utilisant la technique de variabilité photométrique. Le résultat principal de cette thèse réside dans les analyses d'excès infrarouge proche que je combine avec des données publiées précédemment. Je conclus que si la fraction détectée d'excès infrarouge proche est attribuée à la présence de compagnons stellaires, alors la fraction binaire de NNP est plus grande que celle attendue en se basant sur la population binaire de progéniteurs de la séquence principale et ainsi conclus que la multiplicité stellaire est un canal de formation privilégié pour la formation des NP. Je clos en soulignant la nécessité d'un échantillon d'étude d'environ 150 objets pour réduire l'incertitude sur la fraction binaire et appuyer les conclusions statistiques de ce résultat.

  • Titre traduit

    Estimating the binary fraction of central stars of planetary nebulae


  • Résumé

    Planetary nebulae (PNe) are the products of the evolution of intermediate mass stars that have expanded spherically at the end of their lives. Observationally, it has been estimated that 80% of them have non-spherical shapes. Such a high fraction is puzzling and has occupied the PN community for more than 30 years. One scenario that would allow to justify the observed shapes is that a comparable fraction of the progenitors of central stars of PN (CSPN) are not single, but possess a companion. The shape of the nebulae would then be the result of an interaction with this companion. The high fraction of non-spherical PNe would thus imply a high fraction of binary CSPN, making binarity a preferred channel for PN formation. After presenting the current state of knowledge regarding PN formation and shaping and reviewing the diverse efforts to find binaries in PNe, I present my work to detect a near-infrared excess that would be the signature of the presence of cool companions. The first part of the project consists in the analysis of data and photometry acquired and conducted by myself. The second part details an attempt to make use of archived datasets: the Sloan Digital Sky Survey Data Release 7 optical survey and the extended database assembled by Frew (2008). I also present results from a radial velocity analysis of VLT/UVES spectra for 14 objects aiming to the detection of spectroscopic companions. Finally I give details of the analysis of optical photometry data from our observations associated to the detection of companions around CSPN using the photometric variability technique. The main result of this thesis is from the near-infrared excess studies which I combine with previously-published data. I conclude that the if the detected red and NIR flux excess is indicative of a stellar companion then the binary fraction is larger than what we may expect based on the main-sequence progenitor population binary fraction and therefore conclude that binarity is a preferential channel for the formation of PN. I finish by underlining the need for a sample size of ∼ 150 objects to decrease the uncertainty on the PN population binary fraction and increase the statistical significance of this result.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?