Structure and kinematics of the milky way as seen from barred galactic model
Structure et cinématique de la voie lactée dans un modèle de galaxie barrée
Résumé
This work of thesis concerns an in detailed study of the structure, kinematics and dynamics of the Milky Way,with a particular emphasis on the bulge region and the halo. The main goal of this work is to establish dynamicalconstraints on the physical parameters of the Galactic bar in order to construct a detailed kinematic maps of the innerregions of the our Galaxy. Such map can be used as an ingredient for the Besançon stellar populations synthesismodel, allowing to provide accurate kinematic simulations in the inner regions of the disk and in the bar itself.In this thesis I present several analytic and semi-analytic potentials to approximate the 3D gravitational potentialmodel of the Milky Way, observationally and dynamically constrained, where the perturbations produced by theGalactic bar fit fairly well the global kinematic trends in the Galactic bulge. Using ~10 millions massless particles as tracers of stellar kinematics, we present a full study of the orbits in the bar, and non-stationary effects of the bar on the disks and the halo. In particular we trace the kinematic imprints of disk particles trapped/scattered in the Galactic bar. Finally, we analyse the orbits of chemically peculiar stars in the Milky Way field and its relation with globular clusterstars from the analysis of spectroscopic data. These results confirm previous claims that a small fraction of the Galactichalo is made up of light-element abundance patterns observed only in the globular clusters environments. Theyprovide a crucial observational support to the "merging" scenario of the Milky Way bulge region as well as in thehalo. We develop a method to compute the stellar kinematics and orbits inferred from the density profiles and the gravitational potential for several stellar populations. As a by product of this thesis, we provide the GravPot16 package, a software designed for Galactic dynamics, and orbit integration. Also taking advantage of high quality data produced by the first data release of the mission Gaia (TGAS) combined with accurate chemical information from the APOGEE datasets, I present preliminary results of the Chemo-orbital properties of the Milky Way.
Cette thèse consiste en l'étude détaillée de la structure, de la cinématique et de la dynamique de la voie lactée, avec un accent particulier sur la région du bulbe et le halo. Le but principal de ce travail est d'établir des contraintes dynamiques sur les paramètres physiques de la barre galactique afin de construire une carte cinématique détaillée des régions internes de notre galaxie. Cette carte peut être un ingrédient pour le modèle de synthèse de populations stellaires de Besançon, permettant de simuler la cinématique précise dans les régions internes du disque et dans la barre elle-même. Dans cette thèse, je présente plusieurs potentiels analytiques et semi-analytiques afin de reproduire le modèle de potentiel gravitationnel 3D de la Voie Lactée, où les perturbations produites par la barre Galactique correspondent assez bien à la cinématique globale observée dans les régions internes. J’ai développé une méthode de calcul des orbites stellaires déduites des profils de densité et du potentiel gravitationnel de plusieurs populations stellaires. Le logiciel que j’ai produit dans ce cadre, GravPot16, qui permet l’intégration des orbites, est disponible pour la communauté scientifique. J’ai également utilisé les données de haute qualité publiées dans la première version de la mission Gaia (TGAS), associées à des informations chimiques précises issues des données APOGEE, pour étudier les propriétés chimiques et dynamiques de la Voie Lactée. Je présente les premiers résultats de cette étude. J’ai par ailleurs effectué des simulations par particules-test. En utilisant environ 10 millions de particules sans masse comme traceurs de la cinématique stellaire, je présente une étude complète des variations de structures dans le halo stellaire liées à la formation des barres. En particulier, j’ai étudié les orbites typiques de la barre et les effets non-stationnaires de la barre sur le disque et le halo. Enfin, j’ai étudié les orbites des étoiles de composition chimique particulière présentes dans le disque et le bulbe et leur relation avec les étoiles des amas globulaires. Ces résultats confirment des affirmations antérieures selon lesquelles une petite fraction du halo galactique comporte des étoiles dont l’abondance en éléments légers est normalement observée uniquement dans les environnements d’amas globulaires. Ils fournissent un soutient crucial au scénario de fusion dans la région.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|