Sujet - Observatoire de Genève

Master Recherche M2 – Spécialité Astronomie et Astrophysique
Proposition de stage de MAST ER 2008-2009
• Nom du proposant : Dr Corinne Charbonnel et Prof. Georges Meynet
• Thème scientifique (*) Etoiles et environnement stellaire
• Lieu du stage :
Observatoire Astronomique de l’Université de Genève
51, chemin des Maillettes
1290 Versoix
Suisse
Tel. (41) 22 379 24 52 C.Charbonnel – (41) 22 379 23 98 G.Meynet
Fax (41) 22 379 22 05
[email protected] - [email protected]
http://obswww.unige.ch/~corinne/
http://obswww.unige.ch/Recherche/evol/
• Titre, du stage
Evolution des populations stellaires multiples au sein des amas globulaires – Impact sur la
détermination de l’âge des amas globulaires galactiques
• Résumé du sujet proposé (contexte, contenu et méthodes) :
L’étude des amas globulaires joue un rôle clé à l’interface de divers domaines de l’astrophysique. Ces amas
stellaires denses sont parmi les plus vieilles structures de l’Univers, et ont été témoins de la formation et de
l’évolution précoce des galaxies et de leurs composantes. Ils sont également des laboratoires idéaux pour
étudier les processus dynamiques qui se déroulent sur des échelles de temps inférieures au temps de
Hubble. Enfin, ils apportent des contraintes essentielles à la théorie de l’évolution stellaire. Malgré leur
importance majeure, l’origine, la formation et l’évolution dynamique et chimique des amas globulaires
restent encore très mal connues. Cependant, des observations et des progrès théoriques récents nous
mettent aujourd’hui en excellente position pour progresser rapidement dans la connaissance de ces objets.
Les amas globulaires sont souvent présentés comme des amas d’étoiles nées en même temps d’un nuage
chimiquement homogène. Cette vision est cependant obsolète, comme l’ont révélé de nombreuses
observations. En effet, alors que les étoiles d’un amas globulaire donné ont un contenu en fer identique,
elles présentent de fortes variations d’abondances en carbone, azote, oxygène, sodium, magnésium et
aluminium. Ces « anomalies chimiques » ne sont pas observées dans les étoiles du champ, mais sont
présentes dans tous les amas globulaires galactiques. Elles sont la signature de la combustion de
l’hydrogène à très haute température (~ 75 x 106 K) dans une première génération d’étoiles massives qui
ont pollué le gaz intra-amas au début de l’évolution de l’amas. De ce gaz pollué sont nées les étoiles
chimiquement anormales de seconde génération, qui sont également beaucoup plus riches en hélium que
leurs consœurs de première génération. Ce scénario est confirmé par des données photométriques récentes
qui mettent en évidence la présence d’au moins deux générations d’étoiles au sein de nombreux amas
globulaires, et également par l’étude détaillée de la morphologie de la branche horizontale.
L’objectif de ce stage est de tester ce scénario dit d’auto-enrichissement et ses conséquences sur l’âge et la
morphologie du diagramme couleur-magnitude des amas globulaires galactiques, par le calcul et la prise en
compte de modèles stellaires correspondant, en termes de composition chimique, aux étoiles de deuxième
génération.
L’étudiant(e) calculera tout d’abord des modèles évolutifs d’étoiles de faible masse (i.e., celles observées
aujourd’hui dans les amas globulaires) avec des compositions chimiques reflétant le spectre des anomalies
d’abondances observées. Ces calculs prendront en compte divers processus de transport (diffusion
atomique, rotation) et seront effectués avec le code STAREVOL.
Dans un second temps, l’étudiant(e) construira un programme de calcul d’isochrones et calculera des
modèles d’amas synthétiques afin de reproduire la morphologie du diagramme couleur-magnitude de
divers amas individuels pour lesquels une re-détermination de l’âge de ces amas sera faite.
Ce travail offre de nombreuses perspectives à plus long terme et vise à apporter un éclairage nouveau au
problème de la formation et de l’évolution chimique et dynamique des amas stellaires massifs dans notre
Galaxie et dans les galaxies extérieures. Un sujet de thèse sur le sujet sera proposé.
NB. Le logement du/de la stagiaire à l’Observatoire de Genève sera financé par les directeurs de stage.
Bibliographie récente sur le sujet
T.Decressin, C.Charbonnel, G.Meynet, 2007, A&A, 475, 859 (Origin of the abundance patterns in Galactic
globular clusters: constraints on dynamical and chemical properties of globular clusters)
N.Prantzos, C.Charbonnel, C.Illiadis, 2007, A&A, 470, 179 (Light nuclei in galactic globular clusters:
constraints on the self-enrichment scenario from nucleosynthesis)
T.Decressin, G.Meynet, C.Charbonnel, N.Prantzos, S.Ekström, 2007, A&A, 464, 1029 (Fast rotating
massive stars and the origin of the abundance patterns in galactic globular clusters)
N.Prantzos, C.Charbonnel, 2006, A&A 458, 135 (On the self-enrichment scenario of galactic globular
clusters: constraints on the IMF)
Ce stage est-il susceptible d'une prolongation en thèse ?
OUI