Analyse moléculaire des coeurs massifs dans la région de formation d'étoiles W43-MM1

Molecular analysis of massive cores in the star-forming region W43-MM1

• Auteur / Autrice : Jordan Molet
• Direction : Didier Despois
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique, Plasmas, nucléaire
• Date : Soutenance le 25/11/2019
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
• Jury : Président / Présidente : Valentine Wakelam
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Despois, Valentine Wakelam, Emmanuel Caux, Derek Ward-Thompson, Anaëlle Maury, Nathalie Brouillet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Caux, Derek Ward-Thompson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Formation stellaire

Interférométrie atomique

Radioastronomie

Molécules interstellaires

Mots clés libres

Formation d'étoiles

Molécules

Radioastronomie

Spectroscopie

Interférométrie

Star formation

Molecules

Radioastronomy

Spectroscopy

Interferometry

Résumé

Comprendre la formation des étoiles massives est l’un des enjeux majeurs actuels de l’astrophysique, car ces étoiles jouent un rôle important dans l’évolution du milieu interstellaire et plus particulièrement sur la chimie qui y règne. Bien qu’à ce jour aucun coeur préstellaire massif n’ait été observé, plusieurs candidats ont récemment été découverts grâce aux performances des nouveaux grands interféromètres en ondes radio. Le sujet d’étude de ma thèse est la région de formation d’étoiles W43-MM1, dans laquelle se trouvent de nombreux coeurs denses massifs à des stades d’évolution différents. En particulier, je me suis concentré sur la caractérisation du meilleur candidat préstellaire massif, ainsi que sur le contenu moléculaire des coeurs les plus riches de la région. Pour cela j’ai utilisé des données à hautes résolutions spatiale (0,5”, ou 2400 au) et spectrale (0,2 à 1,6 km/s) provenant de l’interféromètre ALMA. En complément, je me suis servi d’un large relevé spectral obtenu avec le télescope de 30 mètres de diamètre de l’IRAM, avec des résolutions de 9” à 30” (0,2 à 0,8 pc) et 0,2 à 0,7 km/s. Ces observations m’ont permis d’identifier les molécules associées à l’émission étendue, et de compléter notre connaissance sur la richesse moléculaire contenue dans la région. De nombreuses molécules complexes ont ainsi été détectées. Les plus abondantes, en particulier le méthanol (CH3OH), le formiate de méthyle (CH3OCHO) et le diméthyléther (CH3OCH3), m’ont permis d’estimer les températures et de comparer les densités moléculaires des différents cœurs. Pour une meilleure caractérisation des émissions moléculaires les plus faibles, j’ai développé une méthode de soustraction de l’émission continuum des poussières. Grâce à cela, j’ai pu évaluer la température du candidat préstellaire massif et de confirmer qu’il s’agit d’un objet unique, qui mérite une attention particulière pour la compréhension des premières étapes de formation d’étoiles massives.

Nowadays, understanding the formation of massive stars is one the main issues in astrophysics because of their important role in the evolution of the interstellar medium, and more particularly, for its chemistry. Although the existence of massive prestellar cores has not been confirmed so far, several candidates have been discovered recently thanks to the performance of new large radio interferometers.The subject of my thesis concerns the star-forming region W43-MM1, in which there are many massive dense cores at different evolutionary stages. In particular, I focused on the characterisation of the very last and best prestellar candidate, as well as the molecular content of the richest cores in the region. For this purpose, I used data with high spatial (0.5’’, or 2400 au) and spectral (0.2 to 1.6 km/s) resolutions from the ALMA interferometer. In addition, I used a large spectral survey obtained with the IRAM 30-meter telescope, observed with resolutions ranging from 9’’ to 30’’ (0.2 to 0.8 pc) and from 0.2 to 0.7 km/s. With these data, I was able to identify molecules associated with the extended emission, and to reveal the molecular richness of the region. I have thus detected many complex molecules. With the most abundant ones, in particular methanol (CH3OH), methyl formate (CH3OCHO) and dimethyl ether (CH3OCH3), I have estimated the temperatures and compared the molecular densities of the different cores. For a better characterisation of the weakest molecular emissions, I developed a method to subtract the continuum emission of the dust grains. Thanks to that, I was able to evaluate the temperature of the massive prestellar core candidate and confirmed that it is a very unique object, which deserves particular attention in order to understand the first stages of the formation of massive stars.