Etude dans l'ultraviolet lointain de la composante gazeuse de l'environnement circumstellaire des étoiles Ae/Be de Herbig -- L'hydorgène moléculaire - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Far Ultraviolet study of the gaseous component of the circumstellar environment of Herbig Ae/Be stars -- Molecular hydrogen

Etude dans l'ultraviolet lointain de la composante gazeuse de l'environnement circumstellaire des étoiles Ae/Be de Herbig -- L'hydorgène moléculaire

Résumé

The study of molecular hydrogen is fundamental for a better understanding of the stellar and planetary formation. Molecular hydrogen is the most abundant molecule in the circumstellar environment of young stars, and thus, allows to measure the gaseous content around the stars at different evolutionary stages from the pre-main sequence stage onto the main sequence. In this thesis, I have studied the gaseous component, focusing on molecular hydrogen, in the circumstellar environment of a sample of Herbig Ae/Be stars, observed with the FUSE satellite in the far ultraviolet domain. This sample spans the spectral range from F4 to B2 and includes the main-sequence star Beta-Pictoris. Evidences for several mechanisms of H2 excitation were found, which are clearly correlated to the structure
of the circumstellar environment.

As far as the youngest stars of the sample (earlier than B9 type) are concerned, the excitation diagrams of H2 are well reproduced by a photodissociation regions (PDRs) model. This study shows that the observed gas is likely distributed in circumstellar envelopes, remnant
of the molecular clouds in which the stars were formed.

The group of Ae/B9 stars of the sample, which are known to possess circumstellar disks, is less homogeneous than the Be stars group. For
most of these stars, the lines of sight do not pass through the disks because of the high inclination angles. This implies that the gaseous disk is generally not observed. When circumstellar H2 is observed, the excitation conditions give evidence for the presence of
collisionnally excited medium close to the star. Using a flared disk model and assuming that gas and dust are coupled into the disks I have concluded that the observed gas is not located within the disk. Several scenario can help in interpreting these excitation conditions: the warm/hot H2 could be located in a transitional region between a hot region, such as an extended chromosphere located above the photosphere, and the disk. The other source which may be suspected for the warm/hot H2 is the photoevaporation of the disk due to the FUV stellar radiation.

This confirms the structural differences between Herbig Ae and Herbig Be stars' environments related to their different evolution. This could be explained by the faster evolution of Herbig Be stars which are associated to stronger radiation fields.

These results set strong constrains on the physical conditions of the circumstellar gas. Once combined with futher observations, they will allow to obtain a global picture of both structure and evolution of the CS environment of HAeBes.
L'étude de l'hydrogène moléculaire est fondamentale pour une meilleure compréhension des mécanismes de formation stellaire et planétaire. En effet, le H2 est la molécule la plus abondante dans l'environnement circumstellaire des étoiles jeunes, et permet
donc d'estimer les quantités totales de gaz disponibles à chaque étape de l'évolution de la protoétoile vers la séquence principale. Dans ce contexte, j'ai mené une étude sur la composante gazeuse, et en particulier sur l'hydrogène moléculaire, dans l'environnement circumstellaire d'un échantillon d'étoiles pré-séquence principale, dites étoiles Ae/Be de Herbig, à différents stades de leur évolution vers la séquence principale.

A partir des spectres observés par le satellite FUSE dans
l'ultraviolet lointain, j'ai mis en évidence plusieurs mécanismes d'excitation de l'hydrogène moléculaire qui sont clairement corrélés à la structure de l'environnement circumstellaire. En particulier, pour les étoiles de type Be, qui sont les plus jeunes de l'échantillon, les diagrammes d'excitation de l'hydrogène moléculaire circumstellaire peuvent être assez bien reproduits par un modèle de région de photodissociation. Mon analyse montre que ces étoiles sont entourées d'une enveloppe circumstellaire, reste
du nuage dans lequel elles se sont formées. Les étoiles de type Ae/B9 de l'échantillon, connues pour être entourées de disques, forment un groupe plus hétérogène. Pour la plupart de ces étoiles, du fait des angles d'inclinaison, le gaz présent dans les disques est très rarement observé car la ligne de visée ne traverse pas les disques. Lorsque du H2 d'origine circumstellaire
est observé, j'ai mis en évidence la présence d'un milieu chaud très proche de l'étoile, excité par collisions. En utilisant un modèle de disque ouvert et en supposant que la poussière et le gaz sont couplés, j'ai montré que le gaz chaud que l'on observe ne se situe pas dans le disque, mais peut avoir plusieurs origines. Le gaz chaud peut provenir d'une région chaude de type chromosphère étendue ou de la photoévaporation du disque.

Ces différences de structure dans l'environnement circumstellaire des étoiles de Herbig Ae et Be reflètent la différence d'évolution de ces deux groupes d'étoiles. En effet, cette structuration différente du milieu circumstellaire peut être expliquée par une évolution plus rapide des étoiles de Herbig de type Be qui sont associées à de plus forts champs de rayonnement.

Ces résultats représentent des contraintes fortes sur les
conditions physiques dans lesquelles se trouve le gaz circumstellaire, qui, une fois complétées par de nouvelles observations, permettront d'avoir une compréhension globale de la structure et de l'évolution de l'environnement circumstellaire des étoiles jeunes.
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Dates et versions

tel-00011721 , version 1 (03-03-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00011721 , version 1

Citer

Claire Martin-Zaidi. Etude dans l'ultraviolet lointain de la composante gazeuse de l'environnement circumstellaire des étoiles Ae/Be de Herbig -- L'hydorgène moléculaire. Astrophysique [astro-ph]. Université de Provence - Aix-Marseille I, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011721⟩
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