Imagerie à haute résolution des amas R136 et NGC3603 dévoilent la nature de leurs populations stellaires

A sharpened close-up of R136 and NGC3603 : unshrouding the nature of their stellar population

• Auteur / Autrice : Zeinab Khorrami
• Direction : Farrokh Vakili, Thierry Lanz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique relativiste
• Date : Soutenance le 22/06/2016
• 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-....) - Joseph Louis LAGRANGE
• Jury : Président / Présidente : Mathias Schultheis
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Farrokh Vakili, Thierry Lanz, Mathias Schultheis, Fabrice Martins, David Mouillet, Caroline Soubiran, Richard Wunsch, Pascal Chardonnet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Martins, David Mouillet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie à haute résolution

Imagerie en astronomie

Supergéantes

Étoiles -- Amas

Mots clés libres

Amas stellaires : individuel (R136, NGC3603)

Étoiles : étoiles massives

Étoiles : imagerie

Étoiles : fonction de masse luminosité

Étoiles : pré-séquence principale

Étoiles : séquence principale

Instrumentation : haute résolution angulaire

Méthodes : numérique

Méthodes : observationnelle

Star clusters: individual (R136, NGC3603)

Stars: imaging

Stars: luminosity function, mass function

Stars: massive

Stars: pre-main sequence

Stars: main sequence

Instrumentation: high angular resolution

Methods: numerical

Methods: observational

Résumé

Cette thèse a pour objectif de comprendre les différents aspects de l'évolution des amas d’étoiles massives NGC3603 et R136 qui possèdent les étoiles les plus massives connues de l'univers local. L'analyse photométrique des noyaux de R136 et NGC3603 utilisant l’imagerie infrarouge de l’instrument SPHERE sur VLT et son système d’optique adaptative extrême de SPHERE, m’a permis de détecter pour la 1ière fois un grand nombre d’étoiles de faibles masse et luminosité au coeur de ces amas et pour la plupart au voisinage des étoiles les plus lumineuses et massives. La comparaison des données de SPHERE de NGC3603 à celles du HST montre l’absence de ségrégation de masse dans le noyau de cet amas. De plus la pente de la fonction de masse de cette région est la même que celle de la région suivante et similaire aux valeurs de la MF correspondant aux régions extérieures de l’amas connues jusqu’ici. L’amas R136 est partiellement résolu par SPHERE/IRDIS dans l’IR. La majorité de ses étoiles massives ont des compagnons visuels. En prenant compte des mesures spectroscopiques et photométriques et leurs erreurs sur l'extinction et l'âge des membres de l’amas, j’ai estimé une gamme de masse pour chaque étoile identifiée. La MF a été calculée pour différents âges ainsi que les erreurs sur les masses stellaires. J’ai simulé des séries d'images de R136 grâce au code Nbody6, et les ai comparées aux observations du HST/WFPC2. Ces simulations permettent de vérifier l'effet de la binarité initiale des étoiles de l’amas, la ségrégation de masse et l'évolution des étoiles sur l'évolution dynamique propre à R136.

This thesis aims at studying 2 massive clusters NGC3603 and R136, and the mechanisms that govern their physics, These clusters host the most massive stars known in the local universe so far and are important clues to understand the formation and fate of very massive star clusters. The manuscript outlines the photometric analysis of the core of R136 and NGC3603 on the basis of HST data in the visible and the VLT high dynamic imaging that I obtained in the infrared thanks to the SPHERE focal instrument operated since 2015 and its extreme Adaptive Optics, In an extensive photometric study of these data I discovered a significantly larger number of faint low-mass stars in the core of both these clusters compared to previous works. These stars are often detected in the vicinity of known massive bright objects. By comparing HST and SPHERE measures, NGC3603 does not show any signature of mass segregation in its core since the MF slope of the very core and the next radial bin are similarly flat and agree well with the MF found in previous works of the outer regions. On the other hand R136 is partially resolved using the SPHERE/IRDIS mode with most of the massive stars having visual companions. Considering the spectroscopic and photometric errors on the extinction and the age of cluster members, I estimate a mass range for each detected star. The MF is plotted at different ages with given errors on stellar masses. Finally I demonstrate that we need more resolution to go further on studying R136 which is 7-8 times further than NGC3603.