Évolution chimique du Grand Nuage de Magellan

Chemical evolution of the Large Magellanic Cloud

• Auteur / Autrice : Mathieu Van der Swaelmen
• Direction : Sophie Maurogordato, Vanessa Hill
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance le 12/04/2013
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Joseph-Louis Lagrange (Nice, Alpes-Maritimes ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Beatriz Barbuy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sophie Maurogordato, Vanessa Hill, Beatriz Barbuy, Bertrand Plez, Pascale Jablonka, Francesca Primas, Piercarlo Bonifacio

Mots clés

Mots clés contrôlés

Galaxies -- Évolution

Magellan, Nuages de

Abondances cosmiques

Mots clés libres

Étoiles : abondances

Galaxies : Nuages de Magellan

Galaxies : abondances

Galaxies : évolution

Stars : abundances

Galaxies : Magellanic Clouds

Galaxies : abundances

Galaxies : evolution

Résumé

Malgré des années de travaux théoriques et observationnels intensifs, nous sommes toujours loin d’une complète compréhension de l’univers proche, la Voie Lactée (MW) et ses galaxies voisines. Parmi les satellites de la MW, le Petit et le Grand Nuage de Magellan (LMC) sont particulièrement intéressants puisqu’ils forment le plus proche exemple de galaxies en interaction gravitationnelle et hydrodynamique, et partant, constituent un laboratoire unique pour étudier les effets des marées et l’échange de matière sur l’évolution chimique et l’histoire de la formation stellaire d’une galaxie. Le LMC est une galaxie de petite masse barrée à disque, prototype des galaxies riches en gaz que l’on pense jouer un rôle important dans la construction des grandes galaxies dans le cadre du ΛCDM. De plus, avec sa métallicité actuelle d’environ le tiers de la métallicité solaire, le chemin d’enrichissement chimique suivi par le LMC donne un grand poids aux yields des générations stellaires pauvres en métaux, ce qui fait du LMC un environnement idéal pour étudier la nucléosynthèse aux basses métallicités. Ce travail de doctorat vise à: 1) caractériser chimiquement la population de la barre du LMC, 2) comparer les tendances des éléments de la MW et du LMC et interpréter les différences ou ressemblance en termes d’évolution chimique et/ou de processus nucléosynthétiques (contraintes sur les sites et les processus nucléosynthétiques), 3) comparer l’évolution chimique de la barre et du disque interne du LMC et interpréter les différence ou ressemblance dans le contexte de la formation de la barre. Nos résultats montrent que l’histoire chimique du LMC a connu un forte contribution des supernovae de type I ainsi qu’un fort enrichissement en éléments s par les vents d’étoiles AGB pauvres en métaux. Par rapport à la MW, les étoiles massives ont eu une contribution plus petite à l’enrichissement chimique du LMC. Les différences observées entre la barre et le disque parlent en faveur d’un épisode de formation stellaire accrue il y a quelques Gyr, ayant lieu dans les zones centrales du LMC et conduisant à la formation de la barre. Ceci est en accord avec les histoires de la formation stellaire récemment dérivées.

Despite decades of intensive observational and theoretical work, we are still far from a complete and clear understanding of the nearby universe, the Milky Way (MW) and its neighbours. Among the satellites of the MW, the Small and Large Magellanic Cloud (LMC) are of particular interest since they form the closest example of galaxies in gravitational and hydrodynamical interaction, and therefore constitute a unique laboratory to study the effect of tides and matter exchange on the chemical evolution and star formation history of a galaxy. The LMC is a low-mass barred disc galaxy, prototypical of gas-rich galaxies that are thought to play an important role in the build-up of large galaxies in the ΛCDM framework. Furthermore, with its present day metallicity of only third of solar, the chemical enrichment path followed by the LMC gives a heavy weight to the yields of metal-poor stellar generations, which makes the LMC an ideal environment to study nucleosynthesis at low metallicities. This thesis work aims at: 1) chemically characterizing the LMC bar population, 2) comparing the elemental trends of the MW and the LMC and interpreting the differences or similarities in terms of chemical evolution and/or nucleosynthesis processes (constraints on the nucleosynthetic sites and processes), 3) comparing the chemical evolution of the LMC bar and inner disc and interpreting the differences or similarities between the LMC bar and inner disc in the context of the bar formation. Our results show that the chemical history of the LMC experienced a strong contribution from type Ia supernovae as well as a strong s-process enrichment from metal-poor AGB winds. Massive stars made a smaller contribution to the chemical enrichment compared to the MW. The observed differences between the bar and the disc speak in favour of an episode of enhanced star formation a few Gyr ago, occurring in the central parts of the LMC and leading to the formation of the bar. This is in agreement with recently derived star formation histories.