Révision des listes de membres, des paramètres structurels et de la cinématique des amas stellaires de la Voie Lactée.

Abstract

Les amas stellaires sont des groupes d'étoiles gravitationnellement liés. Les astronomes distinguent deux types d'amas stellaires : les amas gobulaires et les amas ouverts (AO). Cette thèse se concentre sur ces derniers. Les étoiles appartenant à un AO donné ont toutes été formées à partir du même nuage de gaz moléculaire lors du même événement de formation stellaire. Des étoiles de masses très différentes se forment lors de tels événements mais elles partagent toutes la même cinématique, la même composition chimique et le même âge. Les membres d'un AO peuvent être dispersés sur de vastes régions car les AO se désintègrent au cours de leur vie, à cause des interactions gravitationnelles avec leur environnement mais la détermination des propriétés des AO est tout de même beaucoup plus précise que pour les étoiles isolées car basée sur plusieurs étoiles. Pour cette raison, les AO constituent des sondes efficaces dans le domaine de l'archéologie galactique, destinées à élucider les propriétés et l'évolution de notre Galaxie.Le volume et la précision sans précédent des données de la mission Gaia ont radicalement changé notre vision de la population d’AO en nous révélant la position en trois dimensions ainsi que la cinématique en deux dimensions de plus d’un milliard d’étoiles. Dans cette thèse, nous visons à identifier les amas en voie de désintégration et leurs membres, ainsi qu’à revisiter les propriétés des AO à la lumière des données Gaia.Nous avons utilisé de nouvelles techniques d'apprentissage automatique afin de détecter les étoiles partageant les mêmes cinématiques et parallaxes à proximité des amas. Si les noyaux des amas ont déjà fait l’objet de nombreuses études, notre méthodologie de regroupement appliquée à plusieurs centaines d'amas nous a permis de révéler qu’ils sont plus étendus que prévu, et ce indépendamment de leur âge. Nous publions de nouvelles listes de membres qui nous ont permis d'identifier 70 amas présentant de remarquables queues de marée, un signe de désintégration. Nous multiplions par plus de quatre le nombre de ces structures identifiées et mettons en évidence les différents processus d'évaporation des amas et les courtes échelles de temps dont ils ont besoin pour les affecter. Nous déterminons, de manière homogène et automatique, plusieurs paramètres morphologiques comme la taille des amas, les profils de densité radiale et les niveaux de ségrégation de masse.Nous avons également combiné les mesures de vitesse radiale (VR) de la mission Gaia et de plusieurs relevés au sol pour mesurer la VR des AO et étudier leur cinématique en trois dimensions. Nous fournissons le plus grand catalogue de VR disponible pour les AO, compilé et homogénéisé à partir de tous les catalogues disponibles de spectroscopie haute résolution complémentaires à Gaia. Cela nous permet de caractériser les propriétés cinématiques de la population d’AO et de les comparer à celles des étoiles de champ. Notre comparaison des différentes composantes galactiques de la vitesse montre que les nuages moléculaires géants sont moins efficaces pour disperser les AO que les étoiles de champ. Enfin, une analyse des orbites des amas montre que les AO naissent sur des orbites circulaires, et que plus ils vieillissent, plus leurs orbites sont enclines à subir des perturbations.