Bandes interstellaires diffuses à 862 nm

Diffuse interstellar bands at 862 nm

• Auteur / Autrice : He Zhao
• Direction : Mathias Schultheis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Planète et de l'Univers
• Date : Soutenance le 14/10/2021
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Observatoire de la Côte d'Azur - Laboratoire Joseph-Louis Lagrange (Nice, Alpes-Maritimes ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Alejandra Recio-Blanco
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathias Schultheis, Alejandra Recio-Blanco, Tomaž Zwitter, Céline Reylé, Elena Valenti, Roland Dimmel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Tomaž Zwitter, Céline Reylé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Poussière cosmique

Matière interstellaire

Spectroscopie astronomique

Mots clés libres

ISM : lignes et bandes

ISM : cinématique et dynamique

Poussière

Extinction

Galaxie : renflement

ISM: lines and bands

ISM: kinematics and dynamics

Dust

Extinction

Galaxy: bulge

Résumé

Les bandes interstellaires diffuses (DIB) sont des raies d'absorption interstellaire qui existent largement dans la longueur d'onde optique et proche infrarouge, dont l'origine, encore débattue, pourrait être des molécules gazeuses. Les DIBs jouent un rôle important dans le cycle de vie du milieu interstellaire et peuvent également être utilisés pour tracer l'environnement interstellaire et la structure galactique. Le but de cette thèse est de mesurer et d'étudier le DIB λ8620 dans un nombre substantiel de spectres provenant de différents relevés spectroscopiques, y compris Gaia−RVS, Giraffe Inner Bulge Survey (GIBS), Gaia−ESO (GES) survey, et Pristine Inner Galaxy Survey (PIGS). Les résultats de Gaia seront publiés en 2022, et d'autres résultats sont analysés dans cette thèse. Pour atteindre cet objectif, nous avons développé un ensemble de procédures capables de détecter et de mesurer automatiquement le DIB λ8620 dans des spectres avec une large plage de températures. Nos procédures vérifient et éliminent les cas invalides, puis appliquent une normalisation locale spécifique. Le profil DIB est fitté avec une fonction gaussienne. Plus précisément, la caractérisation du DIB est extraite des spectres d'étoiles de type tardif en soustrayant les spectres synthétiques correspondants. Pour les étoiles chaudes, nous appliquons un modèle spécifique basé sur le processus gaussien qui ne nécessite aucune connaissance préalable des paramètres stellaires. De plus, nous considérons les erreurs induites par les spectres synthétiques et le bruit aléatoire. Différents indicateurs de qualité sont également générés pour évaluer la fiabilité des résultats de l’ajustement. Nous avons étudié la corrélation entre l'amplitude du DIB et l'extinction interstellaire à la fois en optique (E(B−V)) et en NIR (E(J−Ks)), ainsi que les corrélations mutuelles pour la première fois entre λ8620 et trois autres DIB, λ4430, λ8648, et λ15273. Les trois DIBs, λ8620, λ4430 et λ8648, ont présenté des corrélations linéaires avec l'extinction interstellaire dans différents ensembles de données et méthodes. Les résultats de λ8620 et λ4430 ont également été comparés à des travaux antérieurs. Nous avons confirmé le DIB λ8648 par sa corrélation avec λ8620 et E(B−V). La valeur λ8648 était plus faible que λ8620, tandis que λ4430 est plus fort que λ8620 dans un facteur de 7,4 pour EW. La corrélation entre λ8620, mesurée dans cette thèse, et λ15273 de Zasowski et al. (2015b) et Elyajouri & Lallement (2019) ont été grossièrement étudiée, donnant un faible coefficient de Pearson (rp) pour les cibles communes mais un bon rp lors de l'utilisation des médianes par champs. Nous avons également étudié la cinématique et déterminé les distances cinématiques des porteurs DIB en fonction de leur vitesse radiale en supposant un modèle de rotation galactique (Reid et al., 2019). Comme la plupart de nos cibles sont distribuées près du centre galactique , les distances cinématiques ne sont pas précises mais nous concluons que les distances du porteur DIB sont à quelques kpc du Soleil. La prochaine Gaia DR3 nous apportera clairement plus d'informations sur la cartographie 3D du DIB.

Diffuse interstellar bands (DIBs) are interstellar absorption features that widely exist in the optical and near-infrared wavelength range, for which the origin might be gaseous molecules but still debated. DIBs play an important role in the lifecycle of the interstellar medium and can also be used to trace the interstellar environment and the Galactic structure. The goal of this thesis is to measure and study the DIB λ8620 in a substantial number of spectra from different spectroscopic surveys, including Gaia−RVS, Giraffe Inner Bulge Survey (GIBS), Gaia−ESO (GES) survey and Pristine Inner Galaxy Survey (PIGS). The Gaia results will be published in 2022, and other results are analyzed in this thesis. To achieve the purpose, we developed a set of procedures that can automatically detect and measure DIB λ8620 in vast spectra with a wide temperature range. Our procedures check and eliminate invalid cases, and then apply a specific local normalization. The DIB profile is fitted with a Gaussian function. Specifically, the DIB feature is extracted from the spectra of late-type stars by subtracting the corresponding synthetic spectra. For early-type stars we apply a specific model based on the Gaussian process that needs no prior knowledge of the stellar parameters. In addition, we consider the errors contributed by the synthetic spectra and from the random noise. Different quality flags are also generated to evaluate the reliability of the fit results.We explored the correlation between the DIB strength and interstellar extinction at both optical (E(B−V)) and NIR (E(J−Ks)), as well as the mutual correlations for the first time between λ8620 and other three DIBs, λ4430, λ8648, and λ15273. All the three DIBs, λ8620, λ4430, and λ8648, presented linear correlations with the interstellar extinction in different data sets and methods. The results of λ8620 and λ4430 were also compared with previous works. For λ8648, we confirmed it as a DIB by its correlation with λ8620 and E(B−V). λ8648 was weaker than λ8620, while λ4430 is stronger than λ8620 in a factor of 7.4 for EW. The correlation between λ8620 measured in this thesis and λ15273 in Zasowski et al. (2015b) and Elyajouri & Lallement (2019) was roughly studied, resulting in a poor Pearson coefficient (rp) for common targets while a good rp when using field medians. We also investigated the kinematics and determined the kinematic distances of the DIB carriers based on their carrier radial velocity and assuming a Galactic rotation model (Reid et al., 2019). As most of our targets are distributed close to the Galactic center, kinematic distances are not accurate but we conclude that the distances of the DIB carrier are within a few kpc from the Sun. The forthcoming Gaia DR3 release will clearly bring us more insight in the 3D mapping of the DIB carrier.