Analyse et modélisation d’étoiles naines blanches de type DB dans le Sloan Digital Sky Survey et le relevé Gaia

L’étude des naines blanches repose principalement sur la détermination de leurs paramètres atmosphériques et physiques, tels que la température effective, la gravité de surface, la composition chimique de l’atmosphère, la masse, l’âge et la luminosité. Grâce aux grands relevés, le Sloan Digital Sky Survey (SDSS) et Gaia en particulier, qui ont rendu accessibles des données photométriques, spectroscopiques ainsi que la parallaxe trigonométrique pour des milliers de naines blanches, il est maintenant possible de déterminer ces quantités pour un très grand nombre de naines blanches. Une analyse comparative des paramètres atmosphériques des naines blanches DA et DB dans le SDSS et Gaia est présentée dans cette thèse.  Cette analyse permet d’identifier certaines lacunes au niveau des modèles d’atmosphère, notamment les profils d’élargissement Stark dans les modèles d’atmosphère riches en hydrogène ainsi que les profils d’élargissement van der Waals dans ceux riches en hélium qui ne semblent pas tout à fait satisfaisants. Cette analyse permet aussi de révéler la présence de plusieurs systèmes binaires non-résolus de types DA+DA, DA+DC, DA+DB ainsi que DB+DB.   Comme les techniques photométrique et spectroscopique ne permettent pas de déterminer tous les paramètres directement, il faut faire appel à la relation masse-rayon pour obtenir les autres quantités d'intérêt. Les parallaxes trigonométriques du relevé Gaia permettent de mettre à l’épreuve cette relation et de conclure à sa validité.   Les naines blanches de type DB sont moins bien comprises du fait de leur rareté, donc une attention particulière leur est accordée. L’analyse des distributions de gravité de surface, de masse et d’abondance d’hydrogène révèle la présence de plusieurs objets d’intérêt, tels que des DB massives ou magnétiques. En particulier, la distribution des abondances d’hydrogène montre des naines blanches ayant des quantités bien différentes de cet élément dans leur atmosphère, ce qui suggère qu’elles ont suivi des canaux évolutifs différents.   La fraction de naines blanches de type DB en fonction de la température reste relativement constante entre 40,000 K et 25,000 K, puis augmente graduellement jusqu’à atteindre son maximum à 15,000 K. Cette fluctuation est cohérente avec les deux canaux évolutifs et le scénario de dilution convective, c'est-à-dire que certaines DB ont conservé leur atmosphère riche en hélium durant toute leur évolution tandis que d’autres sont d’anciennes DA qui se sont transformées lorsque la mince couche superficielle d’hydrogène est diluée dans la couche convective d’hélium située en dessous.  L’origine de l’hydrogène atmosphérique est cependant toujours sujette à débat. La plupart des DBA montrent des abondances beaucoup trop élevées pour pouvoir être expliquées par une origine résiduelle. Ces abondances élevées ne cadrent pas non plus dans le scénario de dilution convective, mettant un doute sur l’origine résiduelle. Une solution possible à ce dilemme serait qu’une couche d’hydrogène flotte à la surface de la naine blanche, donnant ainsi l’illusion d’une plus grande abondance. Cette hypothèse est testée à l’aide de nouveaux modèles chimiquement stratifiés.

Keyphrases: Étoiles: paramètres fondamentaux, Étoiles: naines blanches, Technique photométrique, Technique spectroscopique, Étoiles: évolution spectrale, Stars: fundamental parameters