Dynamique du disque galactique à l'ère de Gaia : fonctions de distribution perturbées en présence de non-axisymétries

Galactic disc dynamics in the Gaia era : perturbed distribution functions in the presence of non-axisymmetries

• Auteur / Autrice : Hussein Al Kazwini
• Direction : Benoit Famaey
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique
• Date : Soutenance le 27/09/2022
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Observatoire astronomique de Strasbourg
• Jury : Président / Présidente : Christian M. Boily
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Bienaymé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anna Lisa Varri, Elena D'Onghia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Galaxies spirales

GAIA (satellite artificiel)

Disques (astrophysique)

Mots clés libres

Cinématique et dynamique

Disque

Voisinage solaire

Structure de la galaxie

Spirale

Kinematics and dynamics

Disc

Solar neighborhood

Galaxy structure

Spiral

Résumé

Cette thèse se proposait d’établir des modèles dynamiques de la Voie lactée, en prenant en compte les perturbations de son disque stellaire. Les données récentes fournies par la mission Gaia appellent de nouvelles méthodes pour aborder ce problème : un cadre adéquat pour tester les modèles de la Galaxie, englobant la barre galactique et les bras spiraux, constitue l’objectif de ce travail théorique. Je me suis attelé à recalculer l’ensemble des prédictions d’une fonction de distribution perturbées en six-dimensions dans l’espace des phases hors des zones résonnantes et en prédisant l’emplacement des zones résonnantes. Nous avons également considéré la réponse de la fonction de distribution dans le cadre d’une perturbation dépendante du temps. Mon résultat majeur est que j’ai pu montrer que les emplacements des résonances sont déplacés vers des vitesses azimutales plus faibles lorsque l’on s’éloigne dans le direction verticale du plan de la Galaxie, ce qu’on n’arrivait pas à bien prendre en compte dans l’approximation épicyclique. Ainsi, la position des groupes mobiles dans le plan des vitesses uv en fonction de la hauteur z au-dessus du plan Galactique peut être un moyen puissant de contraindre la structure 3D du potentiel Galactique ainsi que les résonances à l’origine de ces groupes mobiles observés.

This thesis aimed to establish dynamical models of the Milky Way, taking into account the perturbations of its stellar disc. The recent data provided by the Gaia mission call for new methods to address this problem : a suitable framework to test the models of the Galaxy, encompassing the galactic bar and the spiral arms, is the objective of this theoretical work. I set out to recalculate the set of predictions of a perturbed distribution function in six-dimensions in the phase space outside the resonant zones and predicting the location of the resonant zones. We also considered the response of the distribution function under a time-dependent perturbation. My major result is that I was able to show that the locations of the resonances are shifted to lower azimuthal velocities when moving away in the vertical direction of the plane of the Galaxy, which was not well accounted for in the epicyclic approximation. Thus, the position of the moving groups in the uv plane as a function of the height z above the Galactic plane can be a powerful way of constraining the 3D structure of the Galactic potential as well as the resonances at the origin of these observed moving groups.