IMF Substellaire dans les amas ouverts jeunes : quelles contraintes sur la formation des naines brunes
Institution:
Université Joseph Fourier (Grenoble)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
My thesis work deals with the initial mass function (IMF), especially in the brown dwarf regime which was still unexplored a few years ago. This function describes the number of formed stars per mass bin in a given environ ment and is therefore directly linked to the stellar and substellar formation processes. However the theoretical frame¬work is far from being satisfactory : the brown dwarf formation mecanism is still dis-cussed and the origin of the IMF remains unknown. Ln order to improve this situation, 1 determined the mass fun et ion of three young open clusters around the stellar / substellar boundary. This allows me to investigate the IMF universality and to compare the ob-servations with the various formation scenarios which have been proposed to date. After a general introduction on the IMF and brown dwarfs, 1 present the results 1 obtained for the Pleiades cluster and for two other clusters of similar age, Blanco 1 and NGC 2516. Very low mass star and brown dwarf candidates are identfied from deep wide-field surveys on the basis of their photometrie properties. Their cluster mem-bership is then assessed thanks to other observations (photometrie and spectroscopie, optical and infrared). From these samples the mass function have been determined and it appears that they are aIl coherent. Then, 1 compare these results with those obtained for other regions having different age and density. Taking into account the cluster dynamical evolution as weIl as the binarity effect, 1 find that the observations suggest the IMF is univers al in the stellar domain. At fainter masses however, differences have been reported and 1 discuss the impact of such aresult on the theories of star formation. Finally, 1 describe the different scenarios proposed to explain the brown dwarf for¬mation and 1 compare their predictions to the observations. N-Body numerical simulations modelling a cluster dynamical evolution allow me to constrain the kinematic of brown dwarfs at birth. Despite this study two competing scenarios cannot be distin-guished and 1 propose observation al tests to do it.
Abstract FR:
Le travail présenté dans cette thèse porte sur l'étude de la fonction initiale de masse (IMF), avec un intérêt particulier pour le domaine des naines brunes, encore inexploré il y a peu. Cette fonction décrit le nombre d'étoiles formées par intervalle de masse dans un environnement donné et est donc directement issue des processus de formation stellaire et substellaire. Cependant, la description théorique de ces modèles est loin d'offrir un cadre satisfaisant: le mécanisme de formation des naines brunes est toujours sujet à controverse et l'origine de l'IMF reste mal comprise. Afin d'améliorer cette situation, je me suis attachée à déterminer la fonction de masse de trois amas ouverts jeunes autour de la frontière stellaire/substellaire. Ceci me permet d'aborder le problème de l'universalité de l'IMF et de confronter les observations aux différents scénarios de formation proposés. Apres une introduction générale sur l'IMF et les naines brunes, je présente les résultats obtenus pour l'amas des Pléiades et pour deux amas d'âge similaire, Blanco 1 et NGC 2516. Les candidats naines brunes et étoiles de très faible masse sont d'abord identifiés à partir d'images grand champ sur la base de leurs propriétés photométriques, puis leur appartenance aux amas est confirmée à l'aide d'observations complémentaires, photométriques et spectroscopiques, visibles et infrarouges. À partir de ces échantillons, les fonctions de masse sont déterminées et je montre qu'elles sont cohérentes entre elles. Je compare ensuite ces résultats avec ceux obtenus pour d'autres environnements, d'âge et de densité différents. En prenant en compte l'évolution dynamique des amas ainsi que l'effet de la binarité, je trouve que les observations sont compatibles avec une IMF universelle dans le domaine stellaire. Aux plus faibles masses, en revanche, des différences sont mises en évidence et je discute des implications de ce résultat sur les théories de formation stellaire. Enfin, j'examine les différents scénarios proposés pour expliquer la formation des naines brunes et je compare leurs prédictions aux observations. Des simulations nu-mériques a N-corps modélisant l'évolution dynamique d'un amas me permettent alors d'apporter des contraintes sur la cinématique des naines brunes au moment de leur for-mation. Malgré cette étude, deux scénarios concurrents restent impossibles à distinguer et je propose quelques tests observationnels qui permettraient de le faire.