Explorer l'histoire de la Galaxie grâce à la spectroscopie stellaire

Getting inside the Galaxy history through stellar spectroscopy

• Auteur / Autrice : Linda Lombardo
• Direction : Piercarlo Bonifacio, Patrick Francois
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Soutenance le 24/11/2022
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Galaxies, Etoiles, Physique, Instrumentation (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Observatoire de Paris (1667-....)
• Jury : Président / Présidente : Yveline Lebreton
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Piercarlo Bonifacio, Sophie Van Eck, Marcella Marconi, Céline Reylé, Norbert Christlieb
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Van Eck, Marcella Marconi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Voie lactée

Évolution stellaire

Géantes (étoiles)

Spectroscopie astronomique

Mots clés libres

Étoiles de faible metallicité

Structure et évolution de la Galaxie

Populations stellaires

Nucleosynthèse

Spectroscopie stellaire

Abondaces chimiques

Stars of low metallicity

Structure and evolution of the Galaxy

Stellar populations

Nucleosynthesis

Stellar spectroscopy

Chemical abundances

Résumé

Ce travail de thèse présente plusieurs études qui utilisent la spectroscopie à haute résolution pour déterminer les propriétés chimiques des différentes populations stellaires de la Voie Lactée. Le document est structuré comme suit : Le premier chapitre de la thèse, divisée en 3 sections, est une introduction générale à la structure de la Voie lactée et à ses populations stellaires, suivie d'une partie décrivant les différentes méthodes utilisées pour mesurer les abondances chimiques des étoiles. La première section décrit les différents scénarios concernant la structure et la formation de la Voie Lactée, en présentant en particulier les découvertes les plus récentes. La deuxième section introduit les concepts physiques de base nécessaires et les objectifs des études présentes dans ce travail de thèse. La troisième section décrit les méthodes utilisées dans l'analyse des données spectroscopiques.Le deuxième chapitre présente les travaux effectués dans la cadre du projet MINCE. La première étude concerne l'analyse de la composition chimique d'un échantillon d'étoiles géantes jeunes qui ont été découvertes par hasard au cours des premières missions d'observations du projet MINCE. J'ai déterminé les paramètres stellaires, analysé les spectres, mesuré les vitesses de rotation de ces étoiles et comparé les résultats aux modèles théoriques, en reportant tous ces résultats dans un article. La deuxième étude présente les résultats obtenus par l'analyse du premier échantillon d'étoiles propres au projet MINCE. J'ai contribué à l'analyse d'une partie des spectres stellaires de ce tout premier jeu de spectres MINCE.Le troisième chapitre porte sur les résultats d'une analyse faite dans le contexte du projet CERES. La première partie de ce travail présente une détermination détaillée de la composition chimique de l'étoile RAVE J110842.1-715300, dont le but est de savoir si cette étoile provient de l'amas globulaire Omega Centauri. Ma contribution porte sur la détermination des paramètres stellaires de cette étoile. La deuxième étude menée dans le contexte de ce projet CERES est constituée de l'analyse d'un échantillon d'étoiles. J'ai déterminé les paramètres stellaires, calculé les modèles d'atmosphère et les abondances chimiques, et écrit l'article. Le quatrième chapitre porte sur un travail fait dans le contexte du projet "High-speed stars" s'intéressant aux étoiles à grande vitesse transversales héliocentriques (>= 500 km/s). La première étude porte sur le suivi spectroscopique à haute résolution de deux étoiles jeunes et pauvres en métaux de l'échantillon de Caffau et al. (2020), afin de déterminer si ces étoiles sont des "blue stragglers". J'ai obtenu et analysé les spectres UVES de ces deux étoiles. Les résultats ne sont pas encore publiés. La deuxième étude concerne une analyse détaillée de deux étoiles à grande vitesse observées avec le spectrographe HDS au télescope Subaru. Pour cette étude, j'ai déterminé l'abondance du Carbone.Le cinquième chapitre présente les résultats obtenus à partir de l'analyse d'un échantillon d'étoiles sélectionnées au moyen de la photométrie de PRISTINE. La première étude porte sur la détermination de la composition chimique d'un échantillon d'étoiles qui ont pu être enrichies par les éjectae de l'explosion de supernovae à instabilité de paires. Mon travail a consisté à sélectionner les candidats les plus intéressants, puis d'effectuer une mission d' observation avec le spectrographe SOPHIE à l'Observatoire de le Haute Provence (OHP). La deuxième étude présente les résultats préliminaires de la détermination de la composition chimique d'un échantillon d'étoiles Pristine sélectionnées comme extrêmement pauvres en métaux. Mon travail a porté sur la détermination des paramètres stellaires et le calcul des abondances chimiques. Un article est en préparation.Le sixième chapitre présente les conclusions de ce travail de thèse et apporte quelques reflexions sur les projets à venir.

This thesis project presents several studies that are focused on the investigation of the chemical properties of different stellar populations in the Milky Way by means of high-resolution spectroscopy.The thesis is structured as follows:The first chapter is an introduction to the thesis project, and is divided into three sections. The first section describes the structure and formation scenarios of the Milky Way, in particular by referring to the most recent discoveries. The second section introduces the basic concepts and objectives of the studies presented in this thesis work. The third section describes the methods used to analyse the spectroscopic data.The second chapter presents the studies carried out in the context of the MINCE project. The first study is devoted to the chemical analysis of a sample of young giant stars that was serendipitously discovered during the first MINCE observations. My contribution in this work was to derive the stellar parameters, analyse the spectroscopic data, measure the rotational velocities, compare the results with theoretical models and write the paper. The second study presents the results obtained from the analysis of the first sample of MINCE stars. In this work, I contributed to the analysis of some of the stars in the sample.The third chapter presents the results obtained in the context of the CERES project. The first study presents a detailed chemical analysis of the star RAVE J110842.1-715300, with the aim of understanding whether or not it originated in the Omega Centauri globular cluster. My contribution in this study was to derive the stellar parameters of the star. The second study presents the results obtained for the CERES star sample. My contribution was to derive the parameters, compute model atmospheres, measure the chemical abundances, and write the paper.The fourth chapter presents the results obtained in the context of the High-speed stars project. The first study reports the results obtained from the high-resolution follow-up of two young and metal-poor stars in the sample of Caffau et al. (2020), to check whether they are blue stragglers or not. My contribution in this study was to obtain the high-resolution observations with UVES and to analyse the data. These results have not been published yet. The second study presents a detailed analysis of two high-speed stars observed with Subaru. In this study I was involved in the C abundance determination.The fifth chapter presents the results obtained from the chemical analysis of samples of stars selected using the Pristine photometry. The first study presents the chemical analysis of a sample of metal-poor stars that may have been enriched by the explosion of pair instability supernovae. My contribution was to select promising candidates and observe them with the SOPHIE spectrographat Observatoire de le Haute Provence (OHP)in visitor mode. The second study presents the preliminary results obtained from the chemical analysis of a sample of Pristine extremely metal-poor candidates. My contribution in this study was to derive the stellar parameters and the chemical abundances. The paper is in preparation.The sixth chapter concludes the thesis and gathers final reflections and future projects.