Observations et modélisations de proto-étoiles massives dans le cadre des observatoires Herschel

oN d’ordre: 3658
THESE
Presentee devant
devant l’Universite Bordeaux 1
pour obtenir
le grade de : Docteur de l’Universite Bordeaux 1
Mention Astrophysique
par
Matthieu Marseille
Equipe d’accueil : Formation stellaire du Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux
Ecole Doctorale des Sciences Physiques et de l’Ingenieur
Intitulee :
Observations et modelisations de proto-etoiles
massives dans le cadre des observatoires Herschel
soutenue le 27 novembre 2008 devant la commission d’examen
M. : Jean-Marc Hure Professeur (Universite Bordeaux 1) President
MM. : Emmanuel Caux Directeur de Recherche (CESR, Toulouse) Rapporteurs
Derek Ward-Thompson Professeur (Cardi University)
MM. : Sylvain Bontemps Charge de Recherche (LAB, Bordeaux) Examinateurs
Frederique Motte Chargee de Recherche (CEA, Saclay)
Floris van der Tak Charge de Recherche (SRON, Groningen)
Alain Baudry Astronome (LAB, Bordeaux) Directeur
Fabrice Herpin Astronome-adjoint (LAB, Bordeaux) co-DirecteurResume
La formation des etoiles massives reste, a ce jour, encore mal connue a cause de l’ex-
tr^eme quantite d’energie que ces etoiles degagent, limitant en consequence leurs masses
theoriques et contredisant les observations de ce type d’etoile. Les observatoires du
futur (en particulier l’observatoire spatial Herschel) vont tenter de repondre a cette
problematique grace^ notamment aux emissions moleculaires de l’eau. L’analyse precise
et correcte de ces donnees, dans l’avenir, necessite donc des aujourd’hui un travail as-
sociant des observations et des modelisations des objets concernes. C’est dans ce but
que cette these a consiste en l’elaboration d’une methode de modelisation dite « glo-
bale » d’objets proto-stellaires massifs (proto-amas ou c urs denses massifs). Celle-ci
a permis une description physique et une etude chimique des multiples c urs denses
massifs etudiees, et a ouvert de nombreuses voies vers des aspects evolutifs. Elle a ega-
lement donne des indices pour a ner le programme d’observation en temps guaranti
WISH des raies moleculaires de l’eau et conrme le rol^ e clef de cette molecule pour la
comprehension de la formation des etoiles massives.
Abstract
Today the formation of massive stars is still not well understood due to the huge interac-
tion of these objects with their environment, leading to a theoretical limit in the nal
mass that observations contradict. The future observatories, like the Herschel Space
Observatory, will try to answer some of the questions linked to this topic, particularly
through the water line emissions. The correct and precise analysis of the future data is
then necessary and needs a full work linking the observations and the modelling of the
objects that will be studied. Hence the main goal of this PhD Thesis was to elaborate
a robust and global modeling method of the massive dense cores in which high-mass
stars are forming. The method leaded to a physical description and a chemical study
of multiple massive dense cores, opening new views on evolution aspects. In addition
it gave some tweaks on the guaranteed-time key program WISH for the water line
emissions and conrmed the key role of this molecule for a better understanding of the
high-mass star formation.A mes deux etoiles, Laurelyne et Abigael
ton mari, ton papaRemerciements
Moment delicat que celui des remerciements. Pourtant il s’agit souvent de ce que
les personnes en possession d’un tel ouvrage lisent en premier ! N’y a-t-il donc que cela
qui soit interessant ? Au-dela de la satisfaction personnelle que certains y trouveront,
puisqu’ils pourront y lire les seuls mots comprehensibles dans ce pave de feuilles, les
remerciements re etent egalement le vecu lie a une belle tranche de vie que constitue
une these de doctorat. Chers amis, regalez-vous donc de ce qui suit ...
Tout d’abord, les remerciements d’usage. Merci a tous les membres du jury d’avoir
accepte de critiquer, au bon sens du terme, mon manuscrit et la presentation de mon
metravail de these. Un merci particulier a ceux qui sont venus de loin pour y assister, M
Frederique Motte, M. Derek Ward-Thompson (egalement rapporteur) et M. Floris van
der Tak. Merci egalement a M. Emmanuel Caux (rapporteur) d’avoir lu et apporte
d’excellentes remarques sur le manuscrit de these. Tout comme lui, je souhaite qu’il
devienne un support de qualite pour les futurs doctorants qui aborderont la voie de la
formation stellaire massive. Merci a M. Jean-Marc Hure d’avoir assure le r^ole de pre-
sident de jury et d’avoir egalement porte un grand inter^et a mon travail. J’espere que
cela debouchera sur un travail commun qui pourrait apporter par la suite un nouvel
angle de vue sur certains problemes traites durant ma these. Merci ensuite a M. Alain
Baudry d’avoir accepte le r^ole de directeur par interim, charge parfaitement surmontee.
Merci aussi a M. Sylvain Bontemps pour l’ensemble de ses avis eclaires et eclairants
sur la phantasmagorie cosmologique liee a la formation des etoiles/proto-etoiles/proto-
amas/c urs denses massif(ves) ou sur les tenants et aboutissants d’une politique de
recherche dissociative des aspects humains et