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Thèse sous la direction de O. Bienaymé et K. Freeman Formation du disque de la Voie Lactée Lionel VELTZ.

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1 Thèse sous la direction de O. Bienaymé et K. Freeman Formation du disque de la Voie Lactée Lionel VELTZ

2 Plan Le disque de la Voie Lactée Sa formation Linversion cinématique Le modèle Cigal Conclusions et perspectives

3 La Voie Lactée

4 Structure Cinématique

5 La Voie Lactée

6 Structures de la galaxie Halo BulbeDisque

7 Structures de la galaxie NGC 4762 Burstein (1979)

8 Structures de la galaxie Halo BulbeDisque mince Disque épais

9 Echelle de hauteur Echelle de longueur Echelle de hauteur Echelle de longueur Structure du disque Structure axisymétrique:

10 Léchelle de hauteur Léchelle de hauteur du disque épais est mal connue Corrélation h z du disque épais et épais / mince

11 Léchelle de longueur Léchelle de longueur du disque épais est plus grande que celle du disque mince

12 Référentiel standard local (LSR) Origine: Point idéal en rotation le long dune orbite circulaire de rayon R V LSR 220 km.s -1 T ans Direction: Composantes de la vitesse: (U,V,W) LSR R CG Cinématique du disque W V U Rot. C.G. NGP LSR U V

13 Cinématique du disque Lellipso ï de des vitesses: W U Dispersions de vitesse: ( U, V, W ) U W

14 Lellipsoïde Accord dans les mesures de la cinématique du disque mince Dispersion dans les mesures de la cinématique du disque épais

15 Populations stellaires Deux manières denvisager le disque : Structure avec deux composantes : Le disque mince Le disque épais Structure constituée dune somme de populations stellaires

16 La formation de la Voie Lactée

17 Formation de la galaxie Effondrement monolithique Eggen, Lynden-Bell and Sandange (1962) Fragments multiples Searl and Zinn (1978) Formation rapideFormation progressive

18 Formation du disque épais Chauffage dun disque mince initial

19 Formation du disque épais Chauffage dun disque mince initial Nuages moléculaires géants (Wielen 1977) Bras spiraux (Sellwood & Carlberg 1984) Tous noirs super-massifs (Lacey & Ostriker 1985) Mini-halo de matière noire (Fuchs 2001)

20 Formation du disque épais Chauffage dun disque mince initial Création du disque épais avant le disque mince (Samland 2004)

21 Formation du disque épais Chauffage dun disque mince initial Création du disque épais avant le disque mince Apports extérieurs (Abadi 2003)

22 Signature cinématique Chauffage du disque mince initial Disque épais puis disque mince Apports extérieurs Continuité cinématique Discontinuité cinématique

23 Inversion cinématique Mouvements propres Distribution en vitesse Décomposition cinématique inversion distance Objectif: décomposition en populations stellaires du disque

24 Mouvements propres Etoiles de Barnard: 10,3 arsec.an -1

25 UCAC2 8° autour des pôles galactiques magnitudes K entre 6 et étoiles erreur: 2 à 6 mas.an -1 Léchantillon

26 Sélection en couleur Géantes du clump M K =-1.61 Naines =4.15 écart en magnitudes absolues magnitudes absolues précises J-K=[ ] 2mass-MSX- Hipparcos

27 hyp.: Toutes les étoiles sont des naines Distance photométrique

28 Méthode 50 pop. cinématiques -> c i Lissage Positivité des composantes

29 z<400pc 400800pc z>1000pc étoiles 6758 étoiles 7787 étoiles 3724 étoiles Géantes Disque mince Disque épais Résultats

30 Séparation types détoiles: - naines - géantes Décomposition cinématique: - disque mince U = [25-55] km.s -1 - disque épais U = [75-100] km.s -1 - halo (non détecté) Bilans

31 BIAIS Taille de lintervalle de lhistogramme Nombre détoiles Séparation de 2 populations Facteur de lissage -> renforce les pics Complétude de lUCAC2

32 Le modèle Cigal Objectif: décomposition en populations stellaires du disque Séparation types détoiles Décomposition cinématique Mouvements propres, Comptages et Vitesses radiales

33 2MASS 8° K= 5 et complet UCAC2 16° K= 6 et à 6 mas.an -1 Elodie-RAVE 15° K= km.s -1 Les échantillons Notre étude est basée sur 3 échantillons situés autour des pôles galactiques: Photométrie Mouvements propres Vitesse radiale * * première version de RAVE

34 Magnitudes absolues: Sous-géantes M K =-0.89 M K =-0.17 Naines M K =4.15 Géantes du clump M K =-1.61 Sélection en couleur 2mass-MSX- Hipparcos

35 i=20 composantes isothermes ( w =10-70 km.s -1 ) k=4 magnitudes absolues (1 pour les géantes, 2 pour les sous-géantes et 1 pour les naines) => 4 gaussiennes M = 0.25 Equation de la statistique stellaire: Le modèle

36 Potentiel Gravitationnel distribution en densité distribution en vitesse Potentiel gravitationnel vertical: Auto-cohérent

37 Ajustements Minuit (James 2004) Comptages Vitesses radiales Mouvements propres

38 Séparation Naines/Géantes

39 Géantes Naines Sous-géantes m K =10.0 Comptage 2MASS

40 Géantes Naines Sous-géantes Données RAVE 123 Histo. RAVE

41 GéantesNaines 531 étoiles Paramètres stellaires RAVE Gravité de surface log(g) Nombre détoiles

42 RAVE [ ] GéantesNaines

43 RAVE [ ] Géantes Naines

44 RAVE [ ] GéantesNaines

45 Décomposition cinématique

46 disque mince disque épais Fonction de distribution cinématique Obtenu en ajustant les comptages, les histogrammes de mouvements propres et de vitesses radiales

47 Séparation disque mince/épais

48 Naines Géantes Minimum Séparation disque mince/épais

49 Transition disque mince/ disque épais Disque épais [30-45] Km.s -1 Disque mince [10-25] Km.s -1 photometric distance (pc) Séparation disque mince/épais

50 Echelles de hauteur

51 disque mince disque épais Fonction de distribution cinématique Obtenu en ajustant les comptages, les histogrammes de mouvements propres et de vitesses radiales

52 Echelles de hauteurs Disque mince Disque épais Disque mince: h z =225 ± 10 pc Disque épais: h z =1048 ± 36 pc

53 LSR: (U,V,W)=(8.5±0.3, 5.2, 11.1 ±1.0) Z = 20.0 ± 2.0 pc Disque mince: W =[10-25] km.s -1 h z =225 ± 10 pc Disque épais: W =[30-45] km.s -1 h z =1048 ± 36 pc V asym = 33 ± 2 km.s -1 Résultats cinématiques

54 Bon ajustement des observations Séparation naines/géantes Confirmée par log(g) Séparation ciné. disque mince/épais Confirmée par la distance photométrique Valeurs réalistes des quantités cinématiques mesurées Conclusions Cigal

55 Conclusions et perspectives

56 Conclusions Décomposition en populations stellaires Inversion cinématique Modèle Cigal Séparation Naines/Géantes Discontinuité cinématique disque mince/épais Disque mince initial Disque épais initial Apports extérieurs Modèle formation disque épais

57 Perspectives Mesure de léchelle de longueur

58 Merci de votre attention

59 Ajustement des observations

60 Comptages Mouvements propres Vitesses radiales

61 Les galaxies

62 E0 E3 E7 S0 a Galaxies Eliptiques Galaxies Lenticulaires Galaxies Spirales b c SSB

63 La Voie Lactée M101 Crédit: Hubble/ESA

64 Crédit: ESA/Hubble (M. Kornmesser & L. L. Christensen)

65 Cinématique du disque Linclinaison de lellipsoïde: Lellipso ï de des vitesses: Wv3v3 U v1v1

66 Répartition des étoiles en distance Paramètres modèle de disque: h z,mince = 225 pc h z,épais = 1050 pc mince / épais = 7 %

67 Répartition des étoiles en magnitude (naines)

68 Répartition des étoiles en magnitude (Géantes)

69 Distance photométrique

70 Echantillon (1)

71 Géantes Disque mince Disque épais z < 400 pc Géantes Inversion (1)

72 Echantillon (2)

73 Géantes Disque mince Disque épais 400

74 Echantillon (3)

75 Géantes Disque mincez > 800 pc Disque épais Inversion (3)

76 Echantillon (4)

77 Géantes Disque mince Disque épais z > 1000 pc Inversion (4)


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