– MaSiLu

Les étoiles massives (masse > 10 M¿) sont rares, mais elles jouent un rôle majeur en astrophysique. Ces étoiles synthétisent de grandes quantités d'éléments chimiques (carbone, azote, oxygène), qu'elles libèrent dans le milieu interstellaire, via leurs vents stellaires ou quand elles explosent en supernovae. L'évolution chimique et dynamique du milieu interstellaire et donc l'évolution globale des galaxies est gouvernée par les étoiles massives. Elles produisent également la majeure partie du rayonnement ionisant dans les galaxies et alimentent leur luminosité infrarouge, par chauffage des poussières. Dans la phase supergéante rouge (RSG), ce sont des sondes de la structure galactique et elles peuvent être utilisées comme indicateur de distances extragalactiques. La compréhension des propriétés et de l'évolution des étoiles massives est donc un objectif crucial qui concerne un large segment de l'astrophysique moderne. Le principal facteur de complication pour l'étude de ces étoiles est leur vent massif. Ces vents ont un effet crucial sur l'évolution des étoiles dans la mesure où ces dernières perdent une fraction significative de leur masse au cours de leur existence. Les taux de perte de masse sont donc un paramètre déterminant pour les modèles d'évolution stellaire. Ces taux de perte de masse, comme les autres paramètres stellaires, sont déterminés à partir d'analyses spectroscopiques et photométriques, basées sur des modèles d'atmosphères stellaires. La construction de modèles d'étoiles massives est toutefois une entreprise très complexe, à cause de : (i) la présence de ce flot de matière massif ; (ii) des écarts à l'équilibre thermodynamique local (ETL) ; (iii) un effet dû aux nombreuses raies, métalliques ou moléculaires, le « line blanketing ». A cela s'ajoute, pour les RSGs, la présence de mouvements convectifs à grande échelle, qui obligent à traiter l'étoile dans son ensemble, intérieur + atmosphère, dans les modèles. Des progrès importants ont été réalisés ces dernières années dans le traitement des phénomènes mentionnés, qui ont démontré que les nouveaux modèles conduisent à une révision drastique des paramètres fondamentaux des étoiles massives. Notre demande vise à développer cette nouvelle génération de modèles, et d'y améliorer en particulier la compréhension et le traitement de la perte de masse, dans la partie supérieure du diagramme Hertzsprung-Russell. Nous nous intéresserons en particulier à : 1) L'effet de la convection sur la structure des RSGs. Une amélioration des modèles hydrodynamiques, avec un traitement précis du rayonnement (transfert non-gris), et une synthèse spectrale réaliste, incluant les effets 3D et hors ETL, permettra de déterminer de façon fiable les paramètres fondamentaux des RSGs (luminosité, température, masse, composition chimique). 2) La perte de masse des RSGs. Une étude détaillée de la haute atmosphère de ces étoiles, où le vent se forme, et de la physico-chimie de leur enveloppe circumstellaire, permettra d'identifier le processus à l'origine du vent et de déterminer précisément les taux de perte de masse de ces étoiles, et leur influence sur leur évolution. 3) La présence de structures de densité (le clumping), leur distribution, et leurs propriétés (dépendance du clumping avec les paramètres stellaires et la métallicité) dans les vents stellaires. Nous attendons de cette étude une amélioration de notre connaissance du clumping dans les atmosphères d'étoiles massives, permettant par ce biais l'estimation de taux de perte de masse réalistes. 4) L'effet de la rotation sur les paramètres physiques et l'évolution des étoiles massives. À la fin des trois années de ce programme, nous proposerons un code 2D pour la modélisation des atmosphères d'étoiles massives. Pour l'ensemble de ces points, nous utiliserons les codes CO5BOLD et CMFGEN, les plus performants à l'heure actuelle, pour lesquels nous avons une expertise reconnue. Ces codes seront spécialement utilisés pour analyser l..