Eléments lourds et anomalies d'abondance dans les étoiles d'amas globulaires

Heavy elements and abundance anomalies in globular clusters

• Auteur / Autrice : Gaël James
• Direction : Patrick François
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des systèmes gravitationnels
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Observatoire de Paris (1667-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Galaxies, Etoiles, Physique, Instrumentation (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Ana Gómez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick François, Beatriz Barbuy, Georges Meynet, Bertrand Plez, Nicolas Prantzos
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Beatriz Barbuy, Georges Meynet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Évolution moléculaire

Étoiles -- Amas globulaires

Étoiles -- Amas

Galaxies

Résumé

Des spectres à haute résolution et à rapport S/B élevé ont été acquis avec UVES sur le télescope VLT-Kueyen (ESO, Chili) pour des étoiles naines du turnoff et à la base de la RGB (V > 16 mag) dans 3 amas globulaires à différentes métallicité (NGC6397, NGC6752 et 47Tuc, resp. à [Fe/H] = -2. 0, -1. 5 et 0. 7). Des spectres ont aussi été obtenus pour 25 étoiles de champ de halo. J’ai utilisé ces données pour déterminer les abondances d’éléments produits par capture de neutrons dans ces étoiles : Sr. Y. Ba. Et Eu. Ce travail s’inscrit dans le cadre du premier programme d’étude de la composition chimique d’étoiles peu évoluées d’amas globulaires. Il s’agit en particulier de la toute première détermination d’abondances pour des métaux lourds dans de telles étoiles. Ces abondances ainsi que le rapport [Ba/Eu] et [Sr, Y/Ba] m’ont servi pour tester le scénario d’auto-enrichissement des amas. J’ai comparé mes résultats à d’autres amas globulaires connus pour lesquels des rapports d’abondance d’éléments lourds ont pu être obtenus dans le passé dans quelques géantes brillantes (V < 12). Mes résultats montrent que l’abondance des métaux lourds est constante dans un même amas et ne dépend pas du stade d’évolution des étoiles observées (naines, sous-géantes ou géantes). J’ai aussi montré que ces abondances ne sont pas liées aux « anomalies d’abondance » caractéristiques des métaux légers (O, Na, …) dans les amas globulaires. Un autre résultat important est que les amas semblent avoir subi un enrichissement progressif en éléments lourds par les processus r- et s-, ce qui rejette le scénario d’auto-enrichissement « classique » pour l’origine de la métallicité et des métaux lourds des amas.

High resolution and high S/N spectra have been acquired with UVES on the VLT-Kueyen telescope (ESO, Chile) for several MS turnoff stars and subgiants at the base of the RGB (V > 16 mag) in 3 globular clusters at different metallicities (NGC6397, NGC6752 and 47Tuc, resp. At [Fe/H] = -2. 0, -1. 5 and -0. 7). Spectra have also been taken for 25 field halo stars. I have used these data to determine the abundances of several n-capture elements in these stars : Sr, Y, Ba, and Eu. This work has been done in the framework of the first programme devoted to studying the chemical composition of scarcely involved globular cluster stars. This is the first determination of abundance for n-capture elements in such stars. These abundances, together with the [Ba/EU] and [Sr, Y/Ba] ratios, have been used to test the self-enrichment scenario in globular clusters. I have compared our data to other well known Galactic globular clusters in which n-capture elements have already been detected in the past, at least in bright giants (V < 12). My results show that the n-capture element abundances are constant in a given cluster, and that this is independent of the evolutionary phase of the observed stars (dwarves, subgiants, or giants). I have also showed that these abundances are not linked to the “abundance anomalies” that are found for the light metals (O, Na, …) in globular clusters. Another important results is that globular clusters seem to have been uniformly enriched by r- and s- process syntheses, which discards the “classical” self-enrichment scenario for the origin of the metallicity and of the n-capture elements in globular clusters.