Titre : Âge cinématique des associations stellaires jeunes du voisinage solaire
Résumé :
L'objectif de ma thèse est de développer une méthode numérique capable de calculer l'âge cinématique des associations stellaires jeunes du voisinage solaire. Ces associations de faible densité, gravitationnellement non liées, regroupent des étoiles s'étant formées à la même époque, lors du même évènement de formation stellaire. En retraçant les orbites galactiques de leurs membres, qui sont principalement des étoiles de faible masse, il est possible de retrouver l'époque où leur taille est minimale et déterminer leur âge, sans recours à de modèles d'évolution stellaire. Cette approche, appelée la méthode du retracement, est d'un intérêt tout particulier, car des étoiles de faible masse à proximité du Soleil, avec des contraintes fiables sur leur âge, sont des cibles de choix pour la recherche et la caractérisation d'exoplanètes.
L'outil d'analyse de retracement que j'ai développé est appliqué sur un échantillon validé du cœur de l'association β Pictoris (BPMG), l'une des associations les plus proches et les mieux étudiées, à l'aide des données astrométriques et cinématiques du catalogue Gaia DR3 et de nombreux relevés cinématiques à haute précision. Cette analyse démontre qu'il est nécessaire de minimiser la contamination de l'échantillon par des systèmes multiples non résolus et de corriger deux biais systématiques affectant les mesures de vitesse radiale héliocentrique, soit le décalage vers le rouge gravitationnel et le décalage vers le bleu convectif, ainsi qu'un biais sur les âges de retracement dû aux erreurs de mesure. Parmi les métriques de la taille de l'association analysées, la variance de l'axe ξʹ (c'est-à-dire vers le centre galactique) offre le moins d'erreurs aléatoires et systématiques à cause de la plus grande dispersion en vitesse dans cet axe et permet de contraindre l'âge de BPMG. C'est la première fois qu'une méthode cinématique donne un résultat compatible avec les estimations antérieures de l'âge cette association dans la littérature scientifique, obtenues avec les méthodes des isochrones et de la limite d'épuisement du lithium (LDB).
Ce nouvel outil d'analyse de retracement est également appliqué aux associations Tucana-Horologium (THA), Columba (COL) et Carina (CAR). Bien que l'algorithme d'agglomération HDBSCAN soit capable d'identifier les membres de THA, il est incapable de différencier les membres de COL et CAR, alors ces deux associations ont été combinées en un seul échantillon pour les fins de ces travaux. L'analyse de retracement démontre qu'une métrique plus générale de la taille de l'association, soit la longueur moyenne des branches reliant toutes les étoiles de l'échantillon, est celle qui offre la meilleure combinaison de précision, fiabilité et contraste. À l'aide d'un modèle gaussien asymétrique, je démontre qu'il est possible de trouver un âge cinématique compatible avec d'autres estimations de l'âge dans la littérature scientifique, obtenues avec les méthodes des isochrones et de la LDB, pour des associations aussi vieilles que THA, ainsi que pour COL et CAR. Dans le futur, cette méthode pourra être appliquée à d'autres associations locales jeunes grâce aux données des prochains catalogues de la mission Gaia.
