Thèse soutenue

Formation d'étoiles massives en amas : conditions initiales, origine des masses stellaires et éjections protostellaires

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Auteur / Autrice : Thomas Nony
Direction : Frédérique MotteFabien Louvet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Astrophysique et milieux dilues
Date : Soutenance le 04/11/2019
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble (2011-....)
Jury : Président / Présidente : Catherine Dougados
Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Pety, Isabelle Ristorcelli, Charlotte Vastel
Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Peretto, Friedrich Wyrowski

Résumé

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Les recherches que j’ai menées durant ma thèse traitent de trois grands défis en formation stellaire : contraindre par les observations les phases précoces de la formation des étoiles massives – le stade préstellaire, déterminer l’origine des masses stellaires et caractériser les processus d’accrétion-éjection de la phase protostellaire.Dépasser les paradigmes actuels en formation stellaire nécessite d’étudier des régions de formations d’étoiles plus représentatives des processus typiques dans la Voie Lactée. C’est dans ce but que j’ai travaillé sur des observations ALMA de W43-MM1, un jeune proto-amas situé à 5500 pc du Soleil présentant un taux de formation stellaire élevé. J’ai d’abord identifié et caractérisé les cœurs sur la carte continuum. J’ai découvert 131 cœurs avec des tailles typiques de 2400 ua et des masses entre 1 et 100 Msol. La distribution en masse de ces cœurs (CMF) montre au-dessus de 1.6 Msol une pente de -0.96 +/- 0.13 significativement plus plate que celle de l’IMF de référence sur cet intervalle de masse, -1.35. Cela signifie une surabondance de cœurs massifs – et donc d’étoiles massives – par rapport au nombre attendu dans les modèles actuels de formation stellaire. Les explications possibles impliquent soit que la formation d’étoiles est atypique dans W43-MM1 (variabilité dans notre galaxie), soit que les étoiles massives se forment dans les amas sur des échelles de temps différentes des étoiles de type solaire (la formation d’étoiles ne serait pas un processus continu).J’ai ensuite caractérisé ces cœurs en utilisant les raies de CO(2-1) et SiO(5-4) et révélé un riche amas de flots protostellaires constitué de 46 lobes venant de 27 cœurs couvrant tout l’intervalle de masse et incluant 11 cœurs massifs (avec des masses supérieures à 16 Msol ). J’ai aussi utilisé la détection de molécules organiques complexes, des traceurs d’environnements chauds, comme un autre indicateur d’activité protostellaire. 12 des 13 cœurs massifs sont finalement apparus comme étant protostellaires, laissant un seul bon candidat cœur préstellaire massif. Ces statistiques interrogent sur l’universalité de la phase préstellaire pour les cœurs massifs et suggèrent que le modèle du cœur turbulent ne peux s’appliquer partout. Les flots protostellaires permettent aussi de reconstituer l’historique des processus d’accrétion/éjection. J’ai étudié la cinématique des nœuds constituant les jets moléculaires à haute vitesse en utilisant des diagrammes position-vitesse. J’ai montré que la complexité des structures en vitesse de ces nœuds cache une forte variabilité, et évalué le temps caractéristiques entre deux éjections à environ 500 ans. Ces échelles de temps sont similaires à celles mesurés entre deux sursauts d’accrétion pour les étoiles de type FU-Orionis.