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L’origine des étoiles riches et pauvres en métaux au voisinage du Soleil et les phénomènes de mélange dynamique dans le disque de la Voie Lactée

Proposition de stage au niveau M1.

Proposant : Misha Haywood (GEPI).

Sujet : Ces dernières années, des simulations numériques ont montré que des phénomènes dynamiques, dits de « migration radiale », pouvaient mélanger les étoiles dans le disque. Un partie de ces simulations prédit que le mélange doit être fort dans une galaxie comme la Voie Lactée, la moitié des étoiles observées au voisinage solaire pouvant provenir des régions internes de notre Galaxie. Le Soleil lui-même aurait migré d’environ 2 à 4 kpc depuis les régions internes jusqu’à sa position actuelle. Ces études sont très controversées et ont donné lieu à une littérature extensive. Dans le même temps, l’étude des compositions chimiques des étoiles dans le disque de la Voie Lactée a montré que le Soleil, à 8 kpc du centre galactique, se trouve dans une région de transition : le disque interne (à moins de 7 kpc du centre galactique) a eu une évolution chimique différente de celle du disque externe (à plus de 9 kpc du centre galactique). Ces observations vont donc plutôt à l’encontre de ces simulations : si les étoiles du disque interne ont une composition chimique différente de celles du disque externe, cela voudrait dire que les deux parties du disque ne se sont pas mélangées, ou peu. Le but de ce stage est de comprendre et quantifier cette séparation ou ce mélange entre les deux parties du disque, à partir de l’analyse des observations les plus récentes. Le catalogue APOGEE contient les mesures de composition chimique d’environ 100 000 étoiles sur l’ensemble du disque, et fourni une information sans précédent sur ces processus de mélange. Le premier catalogue de la mission Gaia, rendu publique en juillet 2016, contient les parallaxes et mouvements propres d’environ 2 millions d’objets, d’une précision 2 à 3 fois meilleure que ce qui était disponible auparavant. La combinaison des deux catalogues permet d’avoir une information très complète à la fois sur la composition chimique des étoiles mais aussi sur leur orbites dans la Galaxie. Ce stage a pour objectif d’étudier cet échantillon, d’identifier les étoiles qui pourraient avoir migré significativement dans le disque de la Galaxie depuis leur lieu de formation, de quantifier leur nombre et d’en déduire des contraintes sur la force de la migration radiale dans le disque de notre Galaxie. Il permettra de se familiariser avec les populations stellaires galactiques, l’évolution dynamique et chimique de la Galaxie, l’analyse de données cinématiques et spectroscopiques, tout en travaillant sur un sujet très d’actualité à partir de données très récentes.