etablissement : __3-8 - Observatoire Astronomique de Strasbourg

Fiche individuelle d’activité (enseignants-chercheurs et chercheurs) 1999-2002
Établissement d’affectation ou d’exercice : Observatoire Astronomique de Strasbourg,
ULP/CNRS
Nom du responsable de l’unité : Jean-Marie Hameury
(Une personne ne figure que sur la liste d’une seule unité soutenue ; si exceptionnellement ce n’est pas le cas, mentionner l’autre unité et
la quotité)
Nom : Acker
Prénom : Agnès
Enseignant-chercheur 
Date de naissance : 28-01-40
Corps-grade : Professeur
N° de téléphone : 03 90 24 24 67
Etablissement public d'affectation statutaire :
Unité (label et n°, intitulé, responsable, établissement principal)
: UMR 7550, Observatoire Astronomique de
Strasbourg, dir. Jean-Marie Hameury, Université Louis Pasteur
Section du CNU 34
et / ou du Comité National : CNU : 34, CN : 14
Département scientifique de la Mission Scientifique
Technique et Pédagogique : DS 3
Département scientifique du CNRS : SDU
ou CSS INSERM :
ou Département INRA :
ou CSS IRD :
ou autre :
Délégation du CNRS : Alsace
Appartenance à :
Commission de spécialistes de l'établissement Oui  n°……
Conseil scientifique Non 
1) THEMES DE RECHERCHE DÉVELOPPÉS
1 - EVOLUTION STELLAIRE :
Le phénomène WR : vents fragmentés, nébuleuses turbulentes
Le phénomène WR marque les dernières étapes de la vie stellaire, et se manifeste par des vents violents
conduisant à un spectre dominé par de larges émissions, similaires pour les étoiles WR massives et les étoiles [WR] de
faible masse au centre de nébuleuses planétaires. L’impact sur l’environnement circumstellaire et l’écologie du milieu
interstellaire est important par l’apport de matière et d’impulsion.
Quelle que soit la masse de l’étoile, l’histoire des vents est comparable : le vent rapide et ténu succède à un vent
plus lent et plus dense éjecté à un stade évolutif AGB ou LBV antérieur (de quelques milliers d’années seulement) ; ce
vent épais détermine la masse et la chimie de la nébuleuse observée. D’autre part, la collision du vent rapide avec le vent
lent détermine en grande partie la morphologie des nébuleuses éjectées.
Les étoiles WR au centre de nébuleuses planétaires (ECNP)
La plupart de ECNP ont une atmosphère riche en hydrogène, et moins de 10% ont une enveloppe pauvre en H et sont de
type [WR], ce qui implique un rapport luminosité/masse élevé, donc une active combustion en couches.
1/ La séquence évolutive des étoiles [WC/WO] est régie parl’histoire des vents
- Une nouvelle grille de classification quantitative des étoiles [WR], établie par A. Acker, est basée sur 20 rapports de
raies à potentiel d’ionisation croissant, et met en évidence deux séquences de spectres (sans relation avec l’abondance
chimique), les plus chauds dominés par les raies de l’oxygène ionisé (types [WO1] à [WO4]), les plus roids dominés par
les raies moins ionisées du carbone (types [WC4-11]). Contrairement aux WR massives, les types chauds [WO 1-4] et
[WC4] dominent largement, et le type WN est absent.

- Les vents vont en accélérant en suivant la séquence évolutive, depuis [WC11] (suivant immédiatement la phase
post-AGB) aux [WC4], puis atteignent des vitesses terminales de 5000 km/sec pour un petit groupe d’étoiles [WO4pec]
(découvertes dans ce travail), pour se stabiliser ensuite à haute température stellaire. Il est possible que cette grande
vitesse marque la transition entre les phases initiales de l’éjection de masse – faible régime inertiel, dominé par la
poussée du moment du vent - et les phases ultérieures poussées par l’énergie, en relation avec le champ de vitesse
turbulent des nébuleuses elles-mêmes (Acker & Neiner 2003).
2/ Les vents stellaires chauds des étoiles [WC/WO] apparaissent tous fragmentés et intermittents
Avec Yves Grosdidier, et dans le cadre de sa thèse, nous avons montré que les vents des CSPN [WO] et [WC] sont tous
fragmentés. De plus, Yves a conduit une étude globale de l’environnement circumstellaire des étoiles WR aussi bien
massives que de pop.II. Une histoire complète des vents va depuis la surface de l’étoile jusqu’à leur interaction avec le
milieu pré-existant, dans le cadre d’un scénario de vents interactifs perturbés par des instabilités hydrodynamiques et
radiatives. L’universalité de la variabilité et de la fragmentation des vents a été démontrée, quelle que soit la masse de
l’étoile.
3/ Les nébuleuses autour des étoiles [WC/WO] sont turbulentes !
- Pour sonder le champ de vitesses des nébuleuses éjectées par les étoiles [WR], nous avons utilisé le code de Torun
(Richard Sczcerba) appliqué par Kris Gesicki aux nébuleuses planétaires. Une collaboration régulière s’est nouée autour
de ce thème, grâce au soutien du PICS France-Pologne.Des observations à très haute résolution spectrale de 4 à 11
raies nébulaires ont été comparées aux raies modélisées, pour en déduire les distributions radiales en vitesse et densité
des gaz nébulaires.
- Les raies de 16 NP à noyau [WR] comparées à celles de à 8 NP « normales » ont montré une évidence spectrale de
vitesses turbulentes finies, superposées à une expansion pratiquement constante pour les [WR] – alors que la vitesse
d’expansion croît vers l’extérieur pour les NP autour d’étoiles O, dans lesquelles aucune turbulence n’est décelée. Cette
étude suggère que les [WR] se trouvent relativement plus longtemps que les autres ECNP dans le premier régime de
perte de masse, où les zones les plus denses du vent fragmenté peuvent perdurer à cause des vents très rapides des
étoiles [WR] permettant aux inhomogénéités du vent d’exciter des instabilités engendrant la turbulence observée (Acker
et al. 2002).
Les étoiles WR massives
- La nébuleuse M1-67 autour de WR 124, étoile WN massive, a été observée à haute résolution spatiale
(http://cfa-www.harvard.edu/~pberlind/atlas/htmls/wrstars.html). La structure en densité a été analysée à partir de nos
images HST et CFH (Fabry-Perot 2D) : coquille épaisse en accélération, sans bipolarité ; découverte d'une structure
chaotique en filaments, et de structures à petite échelle, avec un régime semblant intermittent. Pour le champ de vitesses
: sur toute la nébuleuse, une corrélation apparaît entre les "résidus" en vitesse radiale et la distance à l'étoile, de 0.02 à
0.22 pc, ce qui est l’indice d'un faible régime inertiel, mais sans corrélation avec la structure du champ de densité.
Le modèle de la phénoménologie de la turbulence supersonique compressible (et non celle à la Kolmogorov) est confirmé
sur au moins deux ordres de grandeur en distance projetée. De plus la fonction de structure à l'ordre 2 confirme les lois
empiriques de Larson ; ces deux resultats se comprennent si le champ de vitesse est multifractal (i.e. l'exposant de
"rugosité" dépend de la position) – ce qui est clairement prouvé par l'analyse DTM. Cette étude pourrait être reliée à une
estimation des fluctuations de température et d’anomalies chimiques (Grosdidier et al. 2002).
- La transition entre les étoiles massives O,B et les étoiles WR est étudiée (thèse de Laure Lefèvre) en comparant
les variations temporelles observées pour les deux types d’étoiles en photométrie et en spectroscopie, et en particulier
avec le microsatellite canadien MOST (Microvariabilité et Oscillations Stellaires, lancement 2003).
2 - ETUDES GALACTIQUES AVEC LES NP
Nouvelles NP du survey austral AAO/UKST en Halpha :
- Une collaboration entre Q. Parker et A. Acker initiée en 2001, à l’occasion d’un séjour d’un mois de Q. Parker à
Strasbourg autour du nouveau catalogue de NP, En liaison avec le CDS (François Ochsenbein), une base de
données intégrant toutes les nouvelles NP (incluant les spectres et images) est développée (2001-2005).
- La détermination des paramètres du plasma et abondances est faite à partir de spectres divers : OHP (193cm +
Carelec) pour une cinquantaine de nouvelles NP situées près de l’équateur (1ère mission de 4 nuits en nov. 2002) ;
même objectif pour les spectres déjà obtenus par Parker et al. à divers instruments et couvrant des domaines
généralement plus restreints (SAAO 1.9m, MSSSO 1.9m et 2.3m, ESO 1.5m, FLAIR et 6dF).
Le suivi temporel de raies stellaires CIII et CIV
montre des sous-structures rapidement variables
sur le « plateau » des émissions (Grosdidier,
Acker, Moffat, 2000, 2001).
Pour 6 ECNP de types [WO] et [WC], on trouve
une loi de vitesse empirique du vent avec  = 3-6
(au lieu ½). Les vents apparaissent variables de
façon stochastique sur des échelles temporelles
relativement courtes, ce qui est compatible avec
une origine turbulente.
Cette variabilité est tout à fait similaire à celle
observée pour deux WR massives de type WC 9
et WC 8.
Donc, le processus de fragmentation des vents
apparaît comme étant un phénomène purement
atmosphérique, malgré les grandes différences
entre les deux types d’étoiles progéniteurs.

2) POINTS FORTS DE VOS ACTIVITÉS DE RECHERCHE
EVOLUTION STELLAIRE : L’étude des étoiles WR (ECNP et WR massives) nous a permis de décrire, pour la première
fois, une histoire complète des vents, depuis leurs propriétés à la surface de l’étoile jusqu’à leur interaction avec le
milieu pré-existant, dans le cadre d’un scénario de vents interactifs perturbés par des instabilités hydrodynamiques et
radiatives.
- L’universalité de la variabilité et de la fragmentation des vents est démontrée, quelle que soit la masse de l’étoile.
- La cinématique des gaz éjectés par les étoiles WR peut être décrite par des mouvements turbulents surimposés à
une expansion globale. Notre étude statistique de la nébuleuse M1-67 ouvre une voie pour quantifier la turbulence.
LE BULBE GALACTIQUE
Le bulbe galactique est étudié spécialement dans la thèse de Alan Peyaud, pour contraindre les dimensions et
masses des nébuleuses et noyaux (évolution stellaire en relation avec J. Köppen) et pour détecter des populations
caractérisées par leur vitesse radiale et leurs abondances (formation du bulbe, avec R. Ibata)
3) LISTE (AUTEURS, TITRE, RÉFÉRENCES) DES PRINCIPALES PUBLICATIONS
(10 au maximum) dans des revues avec comité de lecture, ainsi que des ouvrages ou livres, au cours des quatre
dernières années :
Grosdidier, Y., Acker, A., Moffat, A.F.J., 2000 : Turbulent outflows from [WC]-type nuclei of PN : I. The [WC 9] central star
BD+30°3639 and the [WC 9-10] class - A&A364, 597
Cuisinier F., Maciel W., Köppen J. , Acker A., Stenholm B., 2000 : Observations of planetary nebulae in the galactic bulge,
A&A 353, 543
Grosdidier, Y., Moffat, A.F.J., Joncas, G. et Acker, A, 2002 : M 1-67, nebula ejected from the runaway WN8 star WR 124,
and collision with the Interstellar Medium : constraints from HST imagery and complementary CFHT Fabry-Perot
data – Astrophys. Journal 562, 753
Acker A., Gesicki K., Grosdidier Y., Durand S., 2002 : Turbulent nebulae around [WC] stars, A&A384, 620
Acker A., Neiner C., 2003 : A new quantitative analysis of [WR] CSPN, A&A 403, 659
Gesicki K., Acker A. , Zijlstra A.: Kinematics, turbulence, evolution of PN, A&A 400, 957
Acker A. : Astronomie - Introduction, Masson (1992) ; Dunod re-impression (1997 et 2000) – 2ème Edition en 2003
La collection « Planétariums » (A. Acker, Editeur) : « Terre, planète à protéger » par J. DiMeglio (2000), « L’univers
astronomique » par A. Acker & J.C. Pecker (2001), « La Terre et son univers en 7 animations » par M. Dumas
(2002)
Une Revue annuelle PLANETARIUM (env. 100 pages), est l’organe de liaison de l’Association des Planétariums de
Langue Française (directeur de publication Acker) depuis 1995
4) PRINCIPALES RESPONSABILITÉS SCIENTIFIQUES ET ADMINISTRATIVES (dont direction de thèses) :
- Membre du Conseil de la Société Française d’Astronomie & d’Astrophysique (SF2A) (2002)
- Membre du PNPS et du PNG. PICS France-Pologne (1992-2003). PICS France-Australie (à partir de 2003)
Directions ou co-directions de theses (depuis 2000).
- Yves Grosdidier, Acker co-direction (avec T. Moffat) ss régime de co-tutelle Strasbourg-Montreal (soutenance dec2000)
- Alan Peyaud, Acker co-direction (avec Q. Parker) ss régime de co-tutelle Strasbourg-Sydney (depuis oct2002)
- Laure Lefèvre, Acker co-direction (avec T. Moffat) ss régime de co-tutelle Strasbourg-Montreal (depuis oct.2002)
5) COOPÉRATIONS INDUSTRIELLES ET VALORISATION (contrats, dépôts de brevets, logiciels) :
------RAS------
6) INFORMATION SCIENTIFIQUE & TECHNIQUE ET VULGARISATION :
Direction du Planétarium de Strasbourg depuis sa création (de 1980 à déc 2001)
Présidence de l’ « Association des Planétariums de Langue Française » (depuis sa création en 1989)
Vice-présidente du Comité de Liaison Enseignants-astronomes (CLEA) depuis sa fondation
Membre-fondateur de l’Association « L’Univers à portée de mains » (France-Hands-on Universe, depuis juin 2003)
Activites de formation permanente
Ecole d’Aussois « Vents stellaires » (sept.03) Les vents des NP et des WR
Ecole du CNRS « Outils de l’astrophysique Professionnels-Amateurs » (Oleron, mai 03) Observation et analyse de
nébuleuses
7) ACTIVITÉS INTERNATIONALES (conférences invitées, contrats, séjours à l’étranger de plus de 2 mois...) :
- Membre du Working Group IAU-Planetary nebulae (9 membres dans le monde) depuis 1987, et du SOC des symposia
de l’IAU « Planetary nebulae »

- Expert FP6 = experts qui seront chargés d’aider les services de la commission européenne à évaluer et
à sélectionner les propositions de projets de recherche soumises pour un financement au titre du 6e PCRDT
8) ACTIVITÉS D'ENSEIGNEMENT :
Etablissement : Université Louis Pasteur
Discipline : Astrophysique
Nature (CM, TD, TP) et volume (nombre d'heures effectives) : Responsable du DEA (1991-2003) Cours + TD = volume
statutaire
Niveau (1er, 2e, 3e cycle, à l'exception de la direction des thèses) : tous les niveaux
9) DEMANDE PARTICULIÈRE ET MOBILITÉ :
Date:
Signature du responsable de l'unité de recherche
(ou du président/directeur de l'établissement ou
son représentant) :
Date:
Signature de la personne concernée par cette
fiche d'activité :