Étude du disque Galactique par marquage chimique de ses populations stellaires - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2015

Studying the galactic disc by chemically tagging its stellar populations

Étude du disque Galactique par marquage chimique de ses populations stellaires

Guillaume Guiglion
  • Function : Other
  • PersonId : 776581
  • IdRef : 191463655

Abstract

Studying both the chemical composition and kinematics of Milky Way stars is essential to understand how big structures of our Galaxy are formed. Indeed, low-mass stars retain in their photosphere the chemical composition of the interstellar medium is which they were born. Additionally, the kinematics are essential to characterize different stellar populations. Galactic Archaeology is based on the observation of a huge number of stars in order to put constraints on a galactic scale. In this thesis, we focus on the galactic disc, a major component of the Milky Way. In the context of the Gaia mission, we have developed an automatic procedure GAUGUIN, devoted to deriving chemical abundances. GAUGUIN is based on a grid of synthetic spectra and a Gauss-Newton algorithm to find the best solution. We first applied our method to the Gaia-ESO Survey (GES) data to derive alpha and iron-peak chemical abundances for 10000 stars. We then derived lithium abundances for 7300 stars from the AMBRE project. GAUGUIN is well adapted to massive spectroscopic surveys, both in terms of computation time and accuracy. GAUGUIN will be soon integrated into the RVS DPAC analysis pipeline of the Gaia mission. We studied the velocity dispersions in the galactic disc as a function of the [Mg/Fe] ratio, used as an age proxy. From the recommended atmospheric parameters and abundances of 6800 GES stars, we detected thick disc stars with cool kinematics and high [Mg/Fe] ratio, so presumably old. In the generally turbulent context of the primitive galactic disc, this thesis places these results in the framework of the different disc formation and evolution scenarios. We also showed that the lithium abundance in the galactic disc increases as a function of the metallicity in the domain -1<[M/H]<+0 dex and decreases at super-solar metallicities. Finally, the thin and the thick discs could be characterized by different lithium abundance evolutions. Our results confirms that chemical abundances are an important diagnostic for understanding the formation and the evolution of the Milky Way stellar populations. Moreover, the development of automatic pipelines of abundance derivation is necessary to face the challenges imposed by current massive spectroscopic surveys.
L'étude de la composition chimique et de la cinématique des \étoiles de la Voie Lactée est essentielle afin de comprendre comment les grandes structures de notre Galaxie se sont formées. En effet, les étoiles de faible masse gardent d'une part en mémoire dans leur atmosphère la composition chimique du milieu interstellaire dans lequel elles sont nées. D'autre part la cinématique est essentielle afin de caractériser les différentes populations stellaires. L'Archéologie galactique est ainsi basée sur l'observation et la caractérisation d'un grand nombre d'étoiles afin de poser des contraintes à l'échelle galactique. Dans cette thèse, nous nous penchons sur l'étude du disque galactique, composante majeure de notre Galaxie. Dans le cadre de la mission spatiale Gaia, nous avons développé une procédure automatique de mesure d'abondances chimiques, GAUGUIN, basée sur une grille de spectres synthétiques, couplée à un algorithme de Gauss-Newton. Cette méthode a été utilisée dans le cadre du Gaia-ESO Survey GES (abondances chimiques d'éléments alpha et du pic du fer pour 10000 étoiles) et du projet AMBRE (abondances de lithium pour 7300 étoiles). GAUGUIN est parfaitement adapté aux relevés spectroscopiques massifs en terme de temps de calcul et de précision et va être prochainement intégré au pipeline d'analyse des spectres RVS de Gaia. Nous avons ensuite étudié l'évolution des dispersions des vitesses dans le disque galactique en fonction du [Mg/Fe], utilisé comme proxy de l'âge. A partir des paramètres atmosphériques et des abondances recommandées d'un échantillon de 6800 étoiles de GES, nous avons détecté la présence d'étoiles du disque épais cinématiquement froides mais avec des valeurs élevées du rapport [Mg/Fe], donc possiblement âgées. Dans le contexte d'un milieu turbulent, nous discutons la présence de ces étoiles dans le cadre des différents modèles de formation du disque galactique. Nous avons également montré que l'abondance du lithium dans le disque montre une croissance avec la métallicité sur le domaine -1<[M/H]<+0 dex et décroît pour les métallicités super-solaires. Enfin, le disque mince et le disque épais seraient caractérisés par des évolutions chimiques différentes en abondance de lithium. Ces résultats confirment d'une part que les abondances chimiques sont un important diagnostic pour comprendre la formation et l'évolution des populations stellaires de notre Galaxie. D'autre part, nous avons vu qu'il est nécessaire de développer des procédures automatiques de détermination d'abondances pour l'Archéologie galactique face aux challenges imposés par les relevés spectroscopiques massifs actuels.
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Dates and versions

tel-01261576 , version 1 (25-01-2016)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01261576 , version 1

Cite

Guillaume Guiglion. Étude du disque Galactique par marquage chimique de ses populations stellaires. Astrophysique galactique [astro-ph.GA]. Université de Nice Sophia Antipolis, 2015. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01261576⟩
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