Disques et vents des étoiles chaudes : Apport de la spectroscopie et de l’interférométrie multi-bandes

Disks and winds around hot stars : New insights from multi-band spectroscopy and interferometry

• Auteur / Autrice : Elisson Saldanha Da Gama De Almeida
• Direction : Armando Domiciano de Souza, Anthony Meilland
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Planète et de l'Univers
• Date : Soutenance le 23/11/2020
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• 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-....) - Observatoire de la Côte d'Azur
• Jury : Président / Présidente : Marcelo Borges Fernandes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Armando Domiciano de Souza, Anthony Meilland, Marcelo Borges Fernandes, Evelyne Alecian, Philippe Stee, Bruno Lopez, Jean-Claude Bouret, Alex Cavaliéri Carciofi
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marcelo Borges Fernandes, Evelyne Alecian

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie astronomique

Interférométrie

Étoiles des premiers types

Mots clés libres

Étoiles : massive

Raie d’émission

Atmosphères

Vents

Matière circumstellaire

Techniques : spectroscopique

Interférométrique

Stars : massive

Emission-line

Atmospheres

Winds

Circumstellar matter

Techniques : spectroscopic

Interferometric

Résumé

Les étoiles chaudes sont la principale source d’ionisation du milieu interstellaire et de son enrichissement en éléments lourds. Contraindre les conditions physiques de leur environnement est crucial pour comprendre comment ces étoiles évoluent et leur impact sur l’évolution des galaxies.La spectroscopie permet d’accéder à la physique, la chimie et la dynamique de ces objets, mais pas à la distribution spatiale de ces objets. L’interférométrie à longue base est la seule technique permettant de résoudre la photosphère et les environnements, et, en combinant spectroscopie et interférométrie, la spectro-interférométrie permet de dresser une image encore plus détaillée des étoiles chaudes.L’objectif de ma thèse était d’étudier les propriétés physiques de la photosphère et de l’environnement circumstellaire d’étoiles chaudes massives, en confrontant des observations spectroscopiques et spectro-interférométriques sur différents domaines de longueur d’onde à des modèles sophistiqués de transfert radiatif hors-ETL.Mon travail s’est focalisé sur deux axes. La première concerne les vents radiatifs. En utilisant des données spectroscopiques UV et visible et le code CMFGEN, j’ai étudié le phénomène des vents faibles sur un échantillon de neuf géantes O galactiques. Cette étude montre pour la première fois que le phénomène des vents faibles, trouvé à l’origine pour les naines O, existe également pour des étoiles O plus évoluées et que des prochaines études doivent évaluer leur effet sur l’évolution des étoiles massives.Mon autre axe de recherche concerne l’étude des étoiles Be classiques, les rotateurs les plus rapides parmi les étoiles non dégénérées et qui sont entourées par des disques équatoriaux en rotation. J’ai étudié l’étoile Be o Aquarii en utilisant des données spectro-interférométriques obtenues en Hα (CHARA/VEGA) et Brγ (VLTI/AMBER), le code de transfert radiatif HDUST, et en développant de nouvelles procédures automatiques pour mieux contraindre la cinématique des disques. Cette étude multi-bande a permis d’obtenir la vue la plus complètede cet objet et de son environnement, de tester les limites de la génération actuelle de modèles de transfert radiatif, et d’ouvrir la voie à des travaux futurs sur un échantillon large d’étoiles Be observées avec VEGA, AMBER et MATISSE, le nouvel instrument infrarouge thermique du VLTI.

Hot stars are the main source of ionization of the interstellar medium and its enrichment due to heavy elements. Constraining the physical conditions of their environments is crucial to understand how these stars evolve and their impact on the evolution of galaxies.Spectroscopy allows to access the physics, the chemistry, and the dynamics of these objects, but not the spatial distribution of these objects. Only long-baseline interferometry can resolve photospheres and close environments, and, combining spectroscopy and interferometry, spectro-interferometry allows to draw an even more detailed picture of hot stars.The objective of my thesis was to investigate the physical properties of the photosphere and circumstellar environment of massive hot stars confronting multi-bands spectroscopic or spectro-interferometric observations and sophisticated non-LTE radiative transfer codes.My work was focused on two main lines of research. The first concerns radiative line-driven winds. Using UV and visible spectroscopic data and the radiative transfer code CMFGEN, I investigated the weak wind phenomenon on a sample of nine Galactic O. This study shows for the first time that the weak wind phenomenon, originally found for O dwarfs, also exists on more evolved O stars and that future studies must evaluate its impact on the evolution of massive stars.My other line of research concerns the study of classical Be stars, the fastest rotators among the non-degenerated stars, and which are surrounded by rotating equatorial disks. I studied the Be star o Aquarii using Hα (CHARA/VEGA) and Brγ (VLTI/AMBER) spectro-interferometric observations, the radiative transfer code HDUST, and developing new automatic procedures to better constrain the kinematics of the disk. This multi-band study allowed to draw the most detailed picture of this object and its environment, to test the limits of the current generation of radiative transfer models, and paved the way to my future work on a large samples of Be stars observed with VEGA, AMBER, and the newly available VLTI mid-infrared. combiner MATISSE.