Disques et vents autour des étoiles massives

Ecole Doctorale Sciences Fondamentales et Appliquées
Université Nice Sophia Antipolis
UFR Sciences
Proposition de Sujet de Thèse pour Contrat Doctoral UNS
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Titre de la thèse
Disques et vents autour des étoiles massives :
Apport de la seconde génération d’instruments HRA au VLT et VLTI
Thesis Title
Disks and winds around massive stars:
New insights from the second generation instruments at VLT and VLTI
Directeur de Thèse (HDR ou assimilé)
Nom : DOMICIANO DE SOUZA
Prénom : Armando
Téléphone : 04 92 07 65 62
Courriel : [email protected]
Laboratoire d'accueil
LAGRANGE
Co-directeur
Nom : MEILLAND
Prénom : Anthony
HDR : Non
Unité de recherche : Lagrange
Téléphone : 04 92 00 39 72
Courriel : [email protected]
Domaine Scientifique
DS3 - Sciences de la Terre et de l'Univers, Espace
Ecole Doctorale Sciences Fondamentales et Appliquées
Université Nice Sophia Antipolis
UFR Sciences
Description du sujet
Les étoiles massives jouent un rôle majeur dans l'évolution des galaxies, la formation
stellaire, l'enrichissement du milieu interstellaire en éléments chimiques lourds ainsi
qu’en énergie lumineuse et cinétique. En tant que “traceur naturel” des transferts de
masse entre l’étoile et le milieu interstellaire, l’étude de leur environnement
circumstellaire est indispensable afin de faire progresser les modèles évolutifs d’étoiles
massives (Maeder & Meynet 2003) et de populations stellaires (Décressin et al. 2007).
La rotation rapide et la binarité sont deux phénomènes expliquant les ruptures de la
symétrie de la perte de masse pouvant influer sur l’évolution stellaire. Ces phénomènes,
très courant dans le cas des étoiles massives, sont soupçonnés d’être à l’origine de la
formation de disques autour d’un certain nombre d’étoiles, en particulier les étoiles Be
classiques (étoiles massives en rotation rapide avec disque de gaz) et les étoiles
supergéantes B[e] (étoiles massives supergéantes avec environnement non-sphérique de
gaz et poussière).
Afin de caractériser la perte de masse, il est nécessaire de contraindre la géométrie et la
dynamique des milieux circumstellaires. Selon l’extension des environnements, ces études
peuvent être menées en imagerie directe (avec des systèmes d’optiques adaptatives
performantes) ou en interférométrie optique/IR à longue base. La combinaison de ces deux
techniques permet également d’avoir une vision d’ensemble des environnements proches
et lointains (Chesneau et al. 2005).
Le laboratoire Lagrange a été fortement impliqué dans le développement et l’exploitation
des instruments de première génération du VLTI : AMBER et MIDI (Domiciano de Souza
et al. 2007, 2011 ; Borges Fernandes et al. 2009 ; Meilland 2007, 2010; Millour 2009,
2011). Ces instruments ont mis en évidence l’intérêt de l’interférométrie dans l’étude des
milieux circumstellaires et ont permis des avancées significatives dans la compréhension
de la formation et l’évolution des étoiles massives (Georgy, et al. 2011 ; Meilland et al.
2012).
Le laboratoire Lagrange est à présent fortement impliqué dans le développement du
successeur de MIDI, MATISSE, qui sera installé en 2017 sur le VLTI, et dont les capacités
d’imagerie polychromatiques dans l’infrarouge thermique seront sans équivalent. Le
laboratoire est également impliqué dans l’exploitation de l’imageur VLT/SPHERE.
Le sujet de thèse proposé est centré sur l’exploitation des nouveaux instruments du VLTI
(MATISSE mais également GRAVITY) et du VLT (SPHERE) appliqués à l’environnement
des étoiles massives, en particulier les programmes du temps garanti (GTO) MATISSE de
l’OCA sur les étoiles Be classiques et supergéantes B[e]. Il s’inscrit également sur les
travaux initiés au sein du laboratoire Lagrange sur des études statistiques en
spectro-interférométrie multi-bandes (du visible à l’infrarouge thermique) de ces classes
d’étoiles.
Le doctorant travaillera au sein de l’équipe de physique stellaire du laboratoire Lagrange
et il participera à la qualification (commissionning) et aux missions d’observations
MATISSE, ainsi qu’à l’exploitation astrophysique des observations (réduction, analyse et
interprétation physique des données). Il sera également amené à travailler sur les
programmes SPHERE d’étude de la rupture de symétrie du vent des étoiles massives.
L’exploitation et l’interprétation astrophysique des données sera effectuée avec différents
outils d’analyse développés et/ou utilisés au sein du laboratoire Lagrange, tels que des
modèles géométriques et cinématiques simplifiés, des logiciels de reconstruction d’image,
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de déconvolution, et des codes de transfert radiatif dans le gaz et/ou la poussière.
Description of the thesis
Massive stars play a non-negligible role in galactic evolution, stellar formation, and
enrichment of interstellar medium with heavy elements, radiative and kinetic energy. As a
natural tracer of mass transfer between the star and the interstellar medium, the study of
the circumstellar environment is crucial to progress in the understanding of massive stars
evolution (Maeder & Meynet 2003) and stellar populations (Décressin et al. 2007).
Fast-rotation and binarity are the main phenomena responsible for the break of symmetry
of the mass-loss that can impact stellar evolution. These phenomena, common among
massive stars, are believed to be the cause of the formation of disks around some class of
stars, especially classical Be stars (fast-rotator with gaseous disks) and B[e] stars
(supergiant with non-spherical gaseous and dusty environments).
To constrain mass-loss, one must characterize the geometry and dynamics of the
circumstellar medium. Depending on their extension, this can be done using direct
imaging (with high-performance adaptive optics) or using optical/IR long baseline
interferometry. The combination of these techniques allows to link the close-by and
further environments (Chesneau et al. 2005).
The Lagrange laboratory was heavily involved in the development and scientific
exploitation of VLTI first generation instruments AMBER and MIDI (see for example,
Domiciano de Souza et al. 2007, 2011; Borges Fernandes et al. 2009; Meilland 2007, 2010;
Millour 2009, 2011). These instruments proved the power of interferometry to probe
circumstellar environments and bring new insights to the understanding of massive stars
formation and evolution (Georgy et al. 2011; Meilland et al. 2012).
The Lagrange laboratory is now involved in the development of the MIDI successor,
MATISSE, which will be installed on the VLTI in 2017, and whose polychromatic imaging
capabilities in the mid-infrared will be unmatched. Lagrange is also involved in the
exploitation of the new direct imager VLT/SPHERE.
This PhD subject is centered on the study of massive stars environments with the new
VLTI (MATISSE, and also GRAVITY) and VLT (mainly SPHERE) instruments, especially
using the MATISSE guarantied time (GTO) of OCA on classical Be stars and B[e]
supergiants. It is also linked with the multi-bands spectro-interferometric studies of
massive stars initiated at the Lagrange laboratory.
The PhD student will work in the stellar physics group of the laboratory and will
participate to MATISSE commissioning, observations, and data modelling. He will also
work on SPHERE programs on the break of symmetry of massive star winds.
The data modelling and astrophysical interpretation will be done using various tools
developed or used in the Lagrange laboratory: geometric and kinematic toy models, image
reconstruction and deconvolution software, and radiative transfer codes in the gas and
dust.
Informations complémentaires
L'étudiant pourra participer à des observations à l'ESO-VLT(I) au Chili, avec des
instruments à la pointe de l'Astronomie mondiale.
The student can participate to the observations at the ESO-VLT(I) in Chile, with
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instruments at the cutting edge of the Astronomy in the world.
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