Topic description
La composition chimique du Soleil semble plus riche que celle des étoiles voisines d'âge similaire situées autour de sa position actuelle, à environ 8,25 kpc du centre Galactique. Cela suggère que le Soleil a migré depuis des régions plus internes de la Voie Lactée. Cependant, l'anomalie d'abondance solaire n'est actuellement pas bien contrainte. Par conséquent, les estimations du rayon de naissance du Soleil varient entre 4 et 9 kpc du centre galactique, avec une valeur moyenne d'environ 5 kpc.
Ce projet de thèse a pour objectif une estimation robuste du rayon Galactique de naissance du Soleil. Pour cela nous allons utiliser une approche originale qui combine 1) des gradients chrono-chimiques (métallicité stellaire en fonction du rayon Galactique et de l'âge des étoiles), 2) des contraintes sur les grains pré-solaires observés dans les météorites et 3) des prescriptions sur la migration stellaire basés sur des simulations numériques à haute résolution.
Le premier élément de l'analyse, les gradients chrono-chimiques, sera obtenu grâce aux données de la mission spatiale Gaia de l'ESA, utilisant les paramètres physico-chimiques stellaires de produites par le module d'analyse GSPspec dont nous avons la responsabilité (Recio-Blanco et al., ). La mission Gaia publiera en Décembre l'analyse de 5.5 années d'observations (Data Release 4) révolutionnant à nouveau notre vision de la Voie Lactée. Grâce aux données Gaia publiés précédemment (Data Release 3), nous avons déjà dévoilée un excès d'étoiles ayant les mêmes caractéristiques chimiques que le Soleil, ainsi qu'un âge similaire, qui aurait migré depuis les régions internes de la Galaxie (Tsujimoto, Taniguchi, Recio-Blanco et al. ). Cette thèse, utilisant les nouvelles données DR4 permettra de mieux comprendre les raisons de cette migration stellaire et d'élargir notre vision de l'histoire de notre Soleil à sa dimension Galactique.
Le deuxième élément du projet est l'utilisation de la chimie des grains présolaires comme contrainte de l'environnement de formation du Soleil. La composition chimique de notre système solaire reflète l'évolution chimique Galactique dans le milieu interstellaire local au cours des quelque 9 milliards d'années qui ont précédé la formation du Système Solaire. Bien que la poussière incorporée ait été en grande partie détruite lors de la formation du système solaire, une petite fraction de cette poussière, connue sous le nom de grains présolaires, a été préservée dans des matériaux extraterrestres vierges et identifiée grâce à leur composition isotopique exotique. On estime que les grains présolaires pourraient s'être formés jusqu'à 3± 2 milliards d'années avant le Système Solaire (Heck et al. ). A cette époque, la métallicité des étoiles était différente de celle qui a vu naitre le Soleil. Par conséquent, en combinant les expertises uniques de notre laboratoire en évolution chimique Galactique, physique des étoiles évoluées et astrochimie des grains, nous voulons identifier les environnements Galactiques les plus probables (ou les moins probables) pour la formation des grains présolaires.
Enfin, le troisième élément de l'étude est l'estimation de l'ampleur des processus de migration stellaire dans le disque Galactique au cours du temps. Pour cela, nous allons utiliser des prescriptions combinant des données Gaia et des simulations numériques de la Voie Lactée incluant des étoiles et du gaz (NEXUS, Tepper- García et al. ). Cela permet de construire un modèle chrono-chimio-dynamique du disque, intégrant l'évolution de la métallicité et des vitesses stellaires, ainsi que la migration radiale afin d'ajuster la distribution observée de l'âge, de la métallicité et de la cinématique (Zhang et al. ).
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The chemical composition of the Sun appears richer than that of neighbouring stars of similar age located around its current position, approximately 8.25 kpc from the galactic centre. This suggests that the Sun has migrated from more central regions of the Milky Way. However, the solar abundance anomaly is not currently well constrained. Consequently, estimates of the Sun's birth radius vary between 4 and 9 kpc from the galactic centre, with an average value of approximately 5 kpc.
The aim of this PhD project is to provide a robust estimate of the Sun's galactic birth radius. To achieve this, we will use an original approach combining 1) chrono-chemical gradients (stellar metallicity as a function of galactic radius and stellar age), 2) constraints on pre-solar grains observed in meteorites, and 3) stellar migration models based on high-resolution numerical simulations.
The first element of the analysis, the chronochemical gradients, will be derived from data from ESA's Gaia space mission, using the stellar physico-chemical parameters produced by the GSPspec analysis module, for which we are responsible (Recio-Blanco et al., ). In December, the Gaia mission will publish the analysis of 5.5 years of observations (Data Release 4), once again revolutionising our understanding of the Milky Way. Thanks to previously published Gaia data (Data Release 3), we have already revealed an excess of stars with the same chemical characteristics as the Sun, as well as a similar age, which are thought to have migrated from the inner regions of the Galaxy (Tsujimoto, Taniguchi, Recio-Blanco et al. ). This thesis, using the new DR4 data, will provide a better understanding of the reasons behind this stellar migration and broaden our view of the history of our Sun to its galactic scale.
The second element of the project is the use of the chemistry of presolar grains as a constraint on the environment in which the Sun formed. The chemical composition of our solar system reflects the galactic chemical evolution in the local interstellar medium over the approximately 9 billion years preceding the formation of the Solar System. Although most of the incorporated dust was destroyed during the formation of the Solar System, a small fraction of this dust, known as presolar grains, has been preserved in pristine extraterrestrial materials and identified by their exotic isotopic composition. It is estimated that presolar grains may have formed up to 3±2 billion years before the Solar System (Heck et al. ). At that time, the metallicity of stars was different from that which gave rise to the Sun. Consequently, by combining our laboratory's unique expertise in galactic chemical evolution, the physics of evolved stars and the astrochemistry of grains, we aim to identify the most likely (or least likely) galactic environments for the formation of presolar grains.
Finally, the third component of the study is an estimate of the scale of stellar migration processes within the Galactic disc over time. To this end, we will use models combining Gaia data with numerical simulations of the Milky Way that include both stars and gas (NEXUS, Tepper-García et al. ). This enables us to construct a chrono-chemo-dynamic model of the disc, incorporating the evolution of metallicity and stellar velocities, as well as radial migration, in order to fit the observed distribution of age, metallicity and kinematics (Zhang et al. ).
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Début de la thèse : 01/10/
WEB :
Funding category
Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)
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