Formation du disque de la Voie Lactée

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

2. Plan • Le disque de la Voie Lactée • Sa formation • L’inversion cinématique • Le modèle Cigal • Conclusions et perspectives

3. La Voie Lactée

4. La Voie Lactée Structure Cinématique

5. La Voie Lactée

6. Structures de la galaxie Halo Bulbe Disque

7. Structures de la galaxie NGC 4762 Burstein (1979)

8. Structures de la galaxie Halo Disque épais Bulbe Disque mince

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

10. L’échelle de hauteur L’échelle de hauteur du disque épais est mal connue Corrélation hz du disque épais et épais/mince

11. L’échelle de longueur L’échelle de longueur du disque épais est plus grande que celle du disque mince

12. Cinématique du disque Référentiel standard local (LSR) Origine:Point idéal en rotation le long d’une orbite circulaire de rayon R VLSR 220 km.s-1 T  250.106 ans Direction: Composantes de la vitesse: (U,V,W) CG R NGP C.G. U U W LSR V Rot. V LSR

13. Cinématique du disque L’ellipsoïde des vitesses: W W U U Dispersions de vitesse: (U,V ,W)

14. L’ellipsoïde • 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 d’envisager le disque : • Structure avec deux composantes : • Le disque mince • Le disque épais • Structure constituée d’une 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 rapide Formation progressive

18. Formation du disque épais Chauffage d’un disque mince initial

19. Formation du disque épais • Chauffage d’un 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 d’un disque mince initial • Création du disque épais avant le disque mince • (Samland 2004)

21. Formation du disque épais • Chauffage d’un disque mince initial • Création du disque épais avant le disque mince • Apports extérieurs (Abadi 2003)

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

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

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

25. L’échantillon UCAC2 8° autour des pôles galactiques magnitudes K entre 6 et 15 25000 étoiles erreur: 2 à 6 mas.an-1

26. Sélection en couleur écart en magnitudes absolues magnitudes absolues précises J-K=[0.5-0.7] Géantes du clump MK=-1.61 Naines <MK>=4.15 2mass-MSX-Hipparcos

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

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

29. Géantes Disque mince Disque épais Résultats 400<z<800pc z>1000pc 10007 étoiles 3724 étoiles z>800pc z<400pc 7787 étoiles 6758 étoiles

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

31. BIAIS • Taille de l’intervalle de l’histogramme • Nombre d’étoiles • Séparation de 2 populations • Facteur de lissage -> renforce les pics • Complétude de l’UCAC2

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

33. Les échantillons Notre étude est basée sur 3 échantillons situés autour des pôles galactiques: Mouvements propres Vitesse radiale Photométrie * 2MASS UCAC2 Elodie-RAVE 8° K= 5 et 15.4 22 050 complet 16° K= 6 et 14 105170 2 à 6 mas.an-1 15° K= 5.5-8.5-11.5 392 + 543 2 km.s-1 * première version de RAVE

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

35. Le modèle Equation de la statistique stellaire: 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

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

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

38. Séparation Naines/Géantes

39. Comptage 2MASS Naines mK=10.0 Géantes Sous-géantes

40. Données RAVE Histo. RAVE 1 2 3 Histo. RAVE Histo. RAVE Naines Géantes Sous-géantes

41. Paramètres stellaires RAVE 531 étoiles Géantes Naines Nombre d’étoiles Gravité de surface log(g)

42. RAVE [8.5-9.5] Naines Géantes

43. RAVE [9.5-10.5] Géantes Naines

44. RAVE [10.5-11.5] Géantes Naines

45. Décomposition cinématique

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

47. Séparation disque mince/épais

48. Séparation disque mince/épais Naines Minimum Géantes

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

50. Echelles de hauteur