Internal structure and magnetic field evolution of pre-main sequence stars of intermediate mass
Etude de l'évolution de la structure interne et du champ magnétique des étoiles pré-séquence principale de masse intermédiaire
Résumé
The angular momentum evolution of intermediate mass stars, and the impact of the magnetic field on this evolution, especially during the pre-main sequence (PMS) phase of stellar evolution, are poorly understood. In this framework, the aims of my thesis work was on one hand to provide observational constraints to this problem, and on the other hand to take the first steps toward a full modeling of PMS evolution at intermediate mass, taking into account rotation and magnetic field.
First, I used the eclipsing binary system RS Cha to test the physics of the PMS stellar evolution models. I redetermined masses and radii of both components of this binary and I measured the metallicity of the system, using spectroscopic data. Our knowledge of the fundamental parameters of this system is therefore now complete. I then tested the current PMS stellar evolutionary models, by matching the observed fundamental parameters of RS Cha to those calculated by the models. I conclude that these models are able to reproduce the observations, provided that the new solar mixture of Asplund et al. (2004) is used. This work confirms independently the results of Asplund and co-authors, in the general context of wide discussion on the validity of this mixture.
The second part of my thesis is dedicated to the study of the magnetism of a sample of 50 Herbig Ae/Be stars, i.e. PMS stars of intermediate mass. Using the new ESPaDOnS spectropolarimeter located at CFHT, we have detected 4 magnetic stars in this sample. We first conclude that the proportion of magnetic stars among Herbig Ae/Be stars is very close to the proportion of magnetic stars among main sequence A and B stars. Secondly, using a very simple oblic rotator model, I showed that the structure of these magnetic fields is very close to a global dipolar structure, as is the magnetic field of the Ap/Bp stars. These results bring strong arguments in favour of the fossil field hypothesis, proposed to explain the origin of the magnetic field of Ap/Bp stars.
First, I used the eclipsing binary system RS Cha to test the physics of the PMS stellar evolution models. I redetermined masses and radii of both components of this binary and I measured the metallicity of the system, using spectroscopic data. Our knowledge of the fundamental parameters of this system is therefore now complete. I then tested the current PMS stellar evolutionary models, by matching the observed fundamental parameters of RS Cha to those calculated by the models. I conclude that these models are able to reproduce the observations, provided that the new solar mixture of Asplund et al. (2004) is used. This work confirms independently the results of Asplund and co-authors, in the general context of wide discussion on the validity of this mixture.
The second part of my thesis is dedicated to the study of the magnetism of a sample of 50 Herbig Ae/Be stars, i.e. PMS stars of intermediate mass. Using the new ESPaDOnS spectropolarimeter located at CFHT, we have detected 4 magnetic stars in this sample. We first conclude that the proportion of magnetic stars among Herbig Ae/Be stars is very close to the proportion of magnetic stars among main sequence A and B stars. Secondly, using a very simple oblic rotator model, I showed that the structure of these magnetic fields is very close to a global dipolar structure, as is the magnetic field of the Ap/Bp stars. These results bring strong arguments in favour of the fossil field hypothesis, proposed to explain the origin of the magnetic field of Ap/Bp stars.
L'évolution du moment cinétique des étoiles de masse intermédiaire (1.5-15 Msun) et l'importance du champ magnétique dans cette évolution, surtout dans la phase pré-séquence principale (PMS), sont des aspects encore très mal connus de l'évolution stellaire. Mes travaux se situent dans ce cadre, et leur objectif est d'une part de fournir des contraintes observationnelles, et d'autre part d'effectuer les premiers pas vers une modélisation complète de l'évolution pré-séquence principale à ces masses-là, tenant compte de la rotation et du champ magnétique.
Dans un premier temps, j'ai utilisé le système binaire à éclipses PMS RS Cha pour tester la physique contenue dans les modèles d'évolution des étoiles PMS. Pour cela j'ai tout d'abord complété notre connaissance des paramètres de ce système en redéterminant la masse des 2 composantes et en mesurant précisément leur métallicité, à l'aide de données spectroscopiques. La comparaison des paramètres fondamentaux des composantes PMS de RS Cha à ceux calculés m'a permis de valider les modèles actuels d'évolution PMS, à condition d'utiliser la nouvelle composition chimique solaire d'Asplund et al. (2004). Ces travaux apportent par ailleurs une confirmation indépendante des résultats d'Asplund et al., au moment où un débat est engagé sur la validité de ces nouvelles abondances.
La deuxième partie de ma thèse fut consacrée à l'étude du magnétisme d'un échantillon de 50 étoiles Ae/Be de Herbig, étoiles PMS de masse intermédiaire, à l'aide du spectropolarimètre ESPaDOnS, nouvellement installé au CFHT. Nous avons détecté 4 étoiles magnétiques dans cet échantillon, c'est-à-dire que la proportion d'étoiles magnétiques parmi les étoiles Ae/Be de Herbig est proche de celle des étoiles Ap/Bp magnétiques parmi les étoiles A et B de la séquence principale. A l'aide d'un modèle simple de rotateur oblique, j'ai montré que la structure de ces champs magnétiques est proche d'une structure dipolaire à grande échelle comme le champ magnétique des étoiles Ap/Bp. Ces résultats constituent un argument fort en faveur de l'hypothèse d'un champ fossile pour expliquer l'origine du champ magnétique des étoiles Ap/Bp.
Dans un premier temps, j'ai utilisé le système binaire à éclipses PMS RS Cha pour tester la physique contenue dans les modèles d'évolution des étoiles PMS. Pour cela j'ai tout d'abord complété notre connaissance des paramètres de ce système en redéterminant la masse des 2 composantes et en mesurant précisément leur métallicité, à l'aide de données spectroscopiques. La comparaison des paramètres fondamentaux des composantes PMS de RS Cha à ceux calculés m'a permis de valider les modèles actuels d'évolution PMS, à condition d'utiliser la nouvelle composition chimique solaire d'Asplund et al. (2004). Ces travaux apportent par ailleurs une confirmation indépendante des résultats d'Asplund et al., au moment où un débat est engagé sur la validité de ces nouvelles abondances.
La deuxième partie de ma thèse fut consacrée à l'étude du magnétisme d'un échantillon de 50 étoiles Ae/Be de Herbig, étoiles PMS de masse intermédiaire, à l'aide du spectropolarimètre ESPaDOnS, nouvellement installé au CFHT. Nous avons détecté 4 étoiles magnétiques dans cet échantillon, c'est-à-dire que la proportion d'étoiles magnétiques parmi les étoiles Ae/Be de Herbig est proche de celle des étoiles Ap/Bp magnétiques parmi les étoiles A et B de la séquence principale. A l'aide d'un modèle simple de rotateur oblique, j'ai montré que la structure de ces champs magnétiques est proche d'une structure dipolaire à grande échelle comme le champ magnétique des étoiles Ap/Bp. Ces résultats constituent un argument fort en faveur de l'hypothèse d'un champ fossile pour expliquer l'origine du champ magnétique des étoiles Ap/Bp.
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