Détermination automatique de paramètres stellaires : caractérisation chimique du disque épais de la Voie Lactée et préparation de la mission Gaia

Automatic stellar parameters determination : chemical characterization of the Galactic thick disk and preparation to the Gaia mission

• Auteur / Autrice : Hélène Posbic
• Direction : David Katz, Ana Gómez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et astrophysique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Observatoire de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Didier Pelat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Katz, Ana Gómez, Beatriz Barbuy, Tomaž Zwitter, Ana Gómez, Céline Reylé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Beatriz Barbuy, Tomaž Zwitter

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie astronomique

Disques (astrophysique)

Voie lactée

Résumé

La formation de la Voie Lactée est toujours une question ouverte. Plusieurs scénarios sont proposés. Les différents scénarios prédisent différentes caractéristiques chimiques du disque. Cette thèse a pour but de caractériser chimiquement le disque de la Voie Lactée, dans et en dehors du voisinage solaire, pour contraindre les scénarios de formation de disque. Ceci sera possible grâce à des spectres stellaires de haute résolution de 200 étoiles qui ont été observées avec le spectographe Giraffe sur le Very Large Telescope (VLT). Ces étoiles ont été sélectionnées de sorte à avoir des altitudes galactiques ǀZǀ qui couvrent en espace le disque mince et le disque épais (ǀZǀ jusqu'à 2 kpc). Un nouveau logiciel d'analyse automatique de spectres a été dévoloppé pour déterminer les paramètres stellaires de ces étoiles, plus particulièrement leurs abondances individuelles. SPADES (Stellar PArameters DEtermination Software) est basé sur une analyse raie par raie qui utilise une grille de spectres de référence synthétiques. Une des particularités de SPADES est sa capacité à calculer des spectres synthétiques à la volée. Une fois testé pour déterminer les erreurs internes et externes de la méthode, SPADES a été utilisé pour déterminer les vitesses radiales, températures effectives, gravités de surface, métallicités et abondances individuelles de l'chantillon d'étoiles. Les distances de ces étoiles ont également été déterminées. La fonction de distribution de métallicité du disque a été calculée en utilisant cet échantillon d'étoiles. Elle montre une majorité d'étoiles du disque épais, avec une transition lisse de la métallicité au niveau de l'interface disque épais/halo. Le comportement vertical de la fonction de distribution de métallicité a aussi été étudié. Un grandient vertical de metallicité dans le disque de valeur 0. 19 +/- 0. 14 dex/kpc a été marginalement détecté avec un niveau sigma de 1. 4. Les tendance de [Ti/Fe] et [Ca/Fe] par à [Fe /H] pour les étoiles à moinns de 1 kpc au dessus du plan sont en bon accord avec celles d'études précédentes. Ceci fut la conclusion de la comparaison entre ce travail et celui des auteurs : Bensby et al. (2005), Takeda (2007), et Neves et al. (2009). Le résultat principal de l'analyse est que les tendances de [Ca/Fe] vs [Fe/H] et [Ti/Fe] vs [Fe/H] sont similaires aux basses altitudes (i. E. ǀZǀ < 1 kpc) et aux altitudes plus hautes (1 < ǀZǀ < 2. 5 kpc). Ceci laisse suggérer que les gaz et les étoiles du disque épais ont été enrichis par la même proportion de super novae de type II et type I proche du plan Galactique et jusqu'à des altitudes de 2. 5 kpc et plus. Ces résultats appuient les scénarios de formation du disque épais du genre "collapse" ou accrétion de gaz défavorisant l'idée d'un disque épais formé par capture pendant la fusion.

The formation of the Milky Way disk is still an open question. Many scenarios are proposed. Different formation scenarios predict different disk chemical trends. This thesis aims to chemically characterize the Milky Way disk inside and outside the solar neighbourhood, to better constrain its formation scenario. This is possible thanks to high resolution spectra of 200 disk stars observed using the Giraffe spectograph on the Very Large Telescope (VLT). They were selected to have galactic altitudes ǀZǀ that cover both the thin and tick disk (ǀZǀ up to 2 kpc). A new automatic spectra analysis software was developed to determine the stellar parameters, and most importantly, the elemental abundances of these stars. SPADES (Stellar PArameters DEtermination Software) is based on a line-by-line analysis using a reference grid of synthetic stellar spectra. One of its particularities is its ability to calculate synthetic spectra on-the-y. Once tested for internal and external errors, it was used to determine the radial velocity, effective temperature, surface gravity, metallicity and elemental abundances of the smple stars. The distances of these stars were also determined. The metallicity distribution function of the disk using this sample was calculated. It showed a large contribution of the disk stars and a smooth transition at the metallicity of the thick disk/halo interface. The vertivcal behaviour of the metallicity distribution function was also studied. A vertical metallicity grandient in the disk of 0. 19 +/- 0. 14 dex/kpc was marginally detected at the 1. 4 sigma level. The [Ti/Fe] and [Ca/Fe] vs [Fe/H] trends for stars located at less than 1 kpc above the plane were found to be in good agreement with previous studies. This is conclusion from the comparison of this work with author's like Bensky et al. (2005), Takeda (2007), and Neves et al. (2009). The main result of the analysis is that the trends of [Ca/Fe] vs [Fe/H] and [Ti/He] vs [Fe/H] show no significant difference close (i. E. ǀZǀ < 1 kpc) and farther away (1 < ǀZǀ < 2. 5 kpc) from the Galactic plane. This suggests that the thick disk gas and stars have been enriched by the same proportion of type II and type I super-novae from the galactic plane up to at least 2. 5 kpc. These results support thick disk formation scenarios like collapse or gas-rich accretion and disfavour a thick disc formed of stars captured during merger event.