Etude statistique des étoiles B[e] en spectro-interférométrie multi-bandes avec l'instrument VLTI/MATISSE

Multi-band spectro-interferometric survey of B[e] stars with the instrument VLTI/MATISSE

• Auteur / Autrice : Margaux Abello
• Direction : Armando Domiciano de souza, Anthony Meilland
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Doctorat sciences de la planete et de l'univers
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2022
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire J.L. LAGRANGE

Mots clés

Mots clés libres

Étoiles massives

Interférométrie optique

Reconstruction d'image

Ajustement de modèles

Réduction de données

Structure et évolution stellaire

Massive stars

Optical interferometry

Image reconstruction

Modelfitting

Data reduction

Stellar structure and evolution

Résumé

Les étoiles présentant le phénomène B[e] (ou étoiles B[e]) sont des étoiles massives et chaudes, de type spectral allant de O9 à A2, entourées d'un anneau compact de gaz et d'une enveloppe étendue de poussière. Par conséquent leur densité spectrale de puissance montre un excès marqué dans l'infrarouge (IR), ainsi que des raies d'émission interdites et permises dans le domaine optique. En dépit de nombreuses années d'observations, les étoiles B[e] demeurent mal comprises, en partie à cause de leur nature hétérogène en matière d'évolution stellaire, avec de nombreux aspects de leur comportement et de leurs caractéristiques encore mal définis. En particulier, les mécanismes physiques responsables des grandes quantités de gaz chaud et de poussière tiède détectées dans les disques autour des étoiles au stade supergéante demeurent incertains. Deux scénarios principaux sont invoqués pour expliquer ces enveloppes circumstellaires : elles se formeraient soit par des processus de décrétion entraînés par l'étoile elle-même, soit par un transfert de masse avec une étoile compagnon proche. Au cours de la dernière décennie, des observations spectroscopiques à haute résolution dans l'optique et le proche IR ont commencé à éclairer la dynamique globale et la composition chimique de ces disques gazeux et poussiéreux. Cependant, la structure et la chimie de l'environnement circumstellaire spatialement résolu restent mal contraintes, représentant un élément clé manquant dans la compréhension des étoiles supergéantes B[e]. Cette question ne peut espérée être tranchée que par des observations conjuguant hautes résolutions angulaire et spectrale. En effet, comme le rayon de sublimation de la poussière est estimé à environ 4 unités astronomiques (UA) pour des grains typiques en silicate, l'interférométrie stellaire s'avère la seule technique capable de sonder ces petites échelles spatiales. Afin de démêler les processus de perte de masse impliqués et de comprendre leur impact sur l'évolution des étoiles massives, nous avons utilisé le spectro-interféromètre MATISSE opérant dans l'IR proche et moyen au Very Large Telescope Interferometer (VLTI). Notre étude s'est concentrée sur l'exploration des bords internes de 17 environnements poussiéreux d'étoiles supergéantes B[e], en utilisant des techniques d'ajustement de modèles géométriques et de reconstruction d'images multi-longueur d'onde. Nous discutons également des implications potentielles de nos résultats à la lumière des observations précédentes obtenues avec les instruments interférométriques de première génération au VLTI.

Stars exhibiting the B[e] phenomenon (or B[e] stars) are massive hot stars of spectral type ranging from O9 to A2, embedded within a compact gaseous ring and an extended dusty envelope. As a result, their spectral energy distributions show a strong infrared (IR) excess, along with forbidden and permitted optical emission lines. Despite a long history of observations, B[e] stars remain poorly understood, in part due to their heterogeneous nature in terms of stellar evolution, with many aspects of their behavior and characteristics still unclear. In particular, the formation mechanisms responsible for the large amounts of hot gas and warm dust detected in the discs around supergiant stars remain uncertain. Two main scenarios are invoked to explain these circumstellar envelopes. They either form through star-driven decretion mechanisms or through mass transfer with a close companion. Over the past decade, high-resolution spectroscopic observations in the optical and near-IR have begun to shed light on the global dynamics and chemical composition of these gaseous and dusty disks. However, the structure and chemistry of the spatially resolved circumstellar environment remain poorly constrained, representing a key missing piece in understanding B[e] supergiant systems. This can only be addressed through high-angular spectral resolution observations. Since the dust sublimation radius for typical silicate grains is expected to lie around 4 astronomical units (AU), stellar interferometry is the only technique capable of probing such small scales. To disentangle the mass-loss processes involved and ultimately understand their impact on the evolution of massive stars, we employed the MATISSE near- to mid-IR spectro-interferometer at the Very Large Telescope Interferometer (VLTI). Our study focused on investigating the inner rims of 17 dusty B[e] environments using chromatic geometric modeling and image reconstruction techniques. We also discuss potential implications of our findings in light of previous results obtained with the first-generation interferometric instruments at the VLTI.