Study at radio wavelenghts of circumstellar envelopes around red giants

• Auteur / Autrice : Thi Hoai Do
• Direction : Thibaut Le Bertre, Pierre Darriulat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et astrophysique
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Observatoire de Paris (1667-....) en cotutelle avec Institut de Physique, Hanoï
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’étude du rayonnement et de la matière en astrophysique et atmosphères (Paris ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Daniel Rouan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thibaut Le Bertre, Pierre Darriulat, Stéphane Guilloteau, Dinh Văn Trung, Thi Tuyet Nhung Pham, Ngoc Diep Pham
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Guilloteau, Dinh Văn Trung

Mots clés

Mots clés contrôlés

Enveloppes circumstellaires

Géantes rouges

Résumé

La thèse étudie des étoiles de la branche AGB et leur environnement, particulièrement le développement de vents polaires et leur interaction avec le milieu environnant. Elle utilise l’émission radio de deux traceurs: les raies de rotation millimétriques du monoxyde de carbone (CO) sondent les couches internes de l’enveloppe circumstellaire tandis que la raie HI de l’atome d’hydrogène à 21 cm est mieux adaptée à l’étude des régions externes. Les bonnes résolutions spectrales et spatiales des observations radio permettent une exploration détaillée de la cinématique des vents relativement lents de ces géantes rouges. Après avoir introduit le sujet, je discute le cas d’une étoile S (RS Cnc) observée en CO à l’aide des télescopes de l’IRAM et en Hi avec le VLA, mettant l’accent sur la modélisation des raies CO résolues spectralement et spatialement et illustrant la complémentarité entre les observations CO et HI. Les résultats obtenus en appliquant la même approche à d’autres étoiles AGB observées en CO à l’IRAM (EP Aqr, X Her et RX Boo) et à une étoile post-AGB observée par ALMA, le Rectangle Rouge, sont également présentés. J’étudie ensuite la formation des raies HI dans différents cas d’étoiles AGB, en particulier Y Cvn dont je présente un modèle, explorant un certain nombre d’effets susceptibles d’expliquer l’absence d’émission détectable de la part des étoiles à forte perte de masse. Je discute ensuite les similarités observées entre les vents polaires des étoiles AGB étudiées dans la thèse, toutes ayant des pertes de masse de l’ordre de 10^-7 masses solaires par an qui ont peu affecté leur sphéricité, ainsi que les renseignements que l’observation simultanée de deux raies CO permet d’obtenir sur la température de l’enveloppe gazeuse.

The thesis studies mass losing AGB stars and their circumstellar environments, with focus on the development of stellar outflows and their interaction with the surrounding medium. It uses emission from two tracers: carbon monoxide (CO), through its rotational lines in the millimeter range, probes the inner regions of the circumstellar shells out to photodissociation distances, while atomic hydrogen (HI, 21 cm) is better suited to the study of the external regions. The high spectral and spatial resolutions achieved in radio observations allow for a detailed exploration of the kinematics of the relatively slow outflows of red giants. After having introduced the subject, I discuss the case of an S-type star (RS Cnc) that has been observed in CO with the IRAM telescopes, as well as in HI with the VLA, concentrating on the modelling of the spatially resolved CO line profiles and illustrating the complementarity between HI and CO. Results of the CO modelling of other AGB stars observed at IRAM (EP Aqr, XHer and RXBoo) and of a post-AGB star observed with ALMA, the Red Rectangle, are also presented. The formation of the Hi line profile in various cases of mass losing AGB stars, in particular YCVn for which a model is presented, is studied next, exploring several e ects that might explain the lack of detected emission from stars with high mass loss rates. Similarities between the bipolar outflows of the AGB stars that have been studied, all having mass loss rates in the region of 10^-7 solar masses per year and displaying nearly spherical morphologies are discussed together with the information on the gas temperature obtained from the simultaneous observation of two CO lines.