Origine et impact des jets/flots protostellaires à l'ère d'ALMA et JWST

Origin and impact of protostellar jets/outflows in ALMA & JWST era

• Auteur / Autrice : Aloïs de Valon
• Direction : Catherine Dougados, Sylvie Cabrit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique et milieux dilues
• Date : Soutenance le 18/11/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble (Isère, France ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Jonathan Ferreira
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Maret, Anaëlle Maury
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvain Bontemps, Francesca Bacciotti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Disques (astrophysique)

Jets (astrophysique)

Formation stellaire

Mots clés libres

Modélisation

Interférométrie radio

Formation stellaire

Molécules

Protoplanetary disks

Radio interferometry

Star formation

Jets/outflows

Résumé

La formation d’une étoile de type solaire s’accompagne de spectaculaires phénomènes d’éjection bipolaire sous la forme de jets atomiques et flots moléculaires. Bien que ces éjections de matière soient omniprésentes, leur origine exacte et leur impact sur l’évolution du disque et la formation du cortège planétaire en son sein restent des questions majeures encore non résolues.Les flots moléculaires sont des signatures d'éjection traçant un gaz plus froid et plus lent. Ces derniers ont historiquement été expliqués par une interaction entre l'enveloppe environnante et une éjection interne. Cependant, des observations récentes suggèrent que la matière est directement éjectée du disque, et par conséquent pourrait extraire une partie significative de la masse et du moment angulaire du système disque-étoile en formation.J'ai eu la chance de pouvoir travailler sur des observations avec l’interféromètre radio millimétrique ALMA de la base de flots moléculaires associés à des étoiles jeunes à différents stades évolutifs. Ma thèse s'est principalement centrée sur la Classe I DG tau B, dont les données ALMA ont une résolution 10 fois supérieure à l'étude précédente de Zapata et al. (2015). J'ai pu cependant aussi faire une étude préliminaire sur les dernières données ALMA de HH30, avec une sensibilité 3 fois supérieure aux dernières données présentés par Louvet et al. (2018). Ces observations fournissent une opportunité unique de cartographier en détails leur connexion avec le disque et de contraindre les différents modèles proposés pour leur formation.L’objectif de la thèse a tout d'abord été de conduire l’analyse détaillée des propriétés de l’émission en 12CO de ces cavités afin de contraindre leur morphologie et cinématique. J'ai recherché en particulier des signatures de rotation. Des méthodes d'analyse et de modélisation innovantes ont du être développées dans ce but, en s'appuyant sur l'étude pionnière conduite récemment dans la source HH30 (Louvet, Dougados et al. 2018). Les contraintes observationnelles obtenues ont ensuite été confrontées aux prédictions des différentes classes de modèles proposés pour la formation de ces cavités.

The formation of a solar-type star is accompanied by spectacular bipolar ejections in the form of atomic jets and molecular outflows. Although these ejections are omnipresent, their exact origin and their impact on the evolution of the protoplanetary disk and the formation of planets within are still major unresolved questions in star and planet formation.Molecular outflow signatures trace colder and slower material. They are historically explained by an interaction between an inner ejection and the surrounding envelope. However, recent observations suggest that these molecular flows trace matter directly ejected from the disk, and consequently could carry away a significant fraction of mass and angular momentum from the forming star-disk system.I had the opportunity to work with observations achieved with the ALMA radio interferometer of the base of molecular flows associated with forming stars at different evolutionary stages. The PhD thesis mainly focusses on the observations of the Class I DG tau B, which increase the angular resolution by more than a factor of 10 with respect to the previous study of Zapata et al. (2015). I also did a preliminary work on the latest observation of the Class II HH30, which improve the sensibility by a factor of 3 with respect to the previous study of Louvet et al. (2018).These observations offer a unique opportunity to study in detail their connexion with the disk and constrain the different models for their formation.The objective of the PhD thesis was to conduct a detailed analysis of the ALMA 12CO emission from the base of molecular outflows and to derive their morphology and kinematics. Innovative analysis methods were developed to search for rotation signatures in particular, based on the pioneering study recently conducted on HH30 (Louvet, Dougados et al. 2018). Observational constraints will be then compared to the different classes of models proposed for their formation to determine whether they originate from the disk or trace interaction with the ambient medium.