Chemical abundances in the neutral gas of star-forming regions
Abondances chimiques dans le gaz neutre des régions à flambée de formation d'étoiles
Résumé
The secrets of the neutral gas in galaxies are being revealed. FUSE recently allowed the study of the diffuse atomic phase toward extragalactic Hii regions where massive star formation is occurring. In order to determine the quantity of the metallic species (N i, Oi, Si ii, Pii, Ar i, and Fe ii) and the element abundances (relatively to hydrogen), the absorption line profiles are fitted. Ideal objects for such a study are the Blue Compact Dwarfs (BCDs). These relatively unevolved objects provide the opportunity to study the interplay between the starburst and the interstellar medium. One of the key goals is to constrain models of galactic chemical evolution, by comparing the abundances derived in the ionized gas of the Hii regions with those of the surrounding neutral gas. This thesis work includes the study of the BCD IZw36, which is part of the growing sample of galaxies whose neutral gas has been investigated with FUSE. It is shown that the neutral gas has already been enriched in metals, hence its chemical composition is not primordial. Furthermore, metals are underabundant in the neutral gas as compared to the ionized gas. In the process to confirm these findings and improve the method, a new approach has been initiated, with the analysis of giant Hii regions in spiral galaxies. NGC604, in M33, is the first object of this kind to be investigated with FUSE. Influence of the source extent on the absorption line profiles, stellar continuum, and ionization could be investigated. Finally, it is shown that nitrogen, oxygen, and argon are deficient in the neutral gas while iron is the same in the two gaseous phases. At this point, several physical reasons can be invoked to explain these results. However, the influence of unresolved saturated components is still to be investigated.
Le gaz neutre dans les galaxies commence seulement à révéler ses secrets. FUSE permet depuis peu de sonder la phase atomique diffuse vers les régions Hii extragalactiques, sièges d'une intense formation d'étoiles. La méthode fait appel à l'analyse du profil des raies d'absorption d'espèces métalliques, telles que Ni, Oi, Si ii, Pii, Ar i ou encore Fe ii, afin de calculer leurs quantités, et d'estimer les abondances des éléments (c'est-à-dire rapportées à la quantité d'hydrogène). Les objets parmi les plus intéressants sont les galaxies bleues compactes. Peu évoluées chimiquement, elles offrent l'opportunité de comprendre l'interaction entre les flambées d'étoiles y prenant place et le milieu interstellaire environnant. Un des enjeux majeurs consiste à éprouver les modèles d'évolution chimique des galaxies en comparant les mesures d'abondances chimiques dans le gaz neutre aux habituelles estimations dans le gaz ionisé de leurs régions Hii. Ce travail de thèse comporte une étude de la galaxie bleue compacte IZw36, qui s'inscrit dans l'échantillon grandissant des galaxies dont le gaz neutre a été étudié avec FUSE, dont IZw18. Le résultat montre que le gaz neutre a déjà été enrichi en métaux, et n'est donc pas de composition chimique primordiale. D'autre part, les métaux semblent sous-abondants dans la phase neutre par rapport à la phase ionisée. Dans notre démarche pour confirmer ces résultats et approfondir la méthode utilisée, une nouvelle approche a consisté à observer les régions Hii géantes dans les galaxies spirales. NGC604, dans M33, est la première région de ce type a être étudiée avec FUSE. L'influence de l'étendue de la source sur les profils des raies d'absorption, le continu stellaire, l'ionisation, sont autant de paramètres qu'il a été possible d'analyser. Finalement, il apparaît que l'azote, l'oxygène et l'argon sont déficients dans le gaz neutre de NGC604, tandis que le fer est similaire dans les phases neutre et ionisée. À ce point, plusieurs raisons physiques peuvent être invoquées pour expliquer ces résultats, mais de futurs travaux seront nécessaires, notamment pour étudier l'influence de composantes saturées non résolues.