Soutenance de thèse de Paolo Suin: « Impact de la rétroaction des étoiles massives sur les propriétés de formation des étoiles »

Date : Vendredi 26 Septembre 2025
Heure : 14h00 Paris time
Lieu : Amphithéatre du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille

Membres du jury:
Peter SCHILKE – University of Cologne (Rapporteur, Président)
Paul CLARK – University of Cardiff (Rapporteur)
Kate PATTLE – University College London (Examinatrice)
Doris ARZOUMANIAN – Kyushu University (Membre invitée)
Patrick HENNEBELLE – Paris Saclay Université (Membre invité)
Annie ZAVAGNO – Aix-Marseille Université (Directrice de thèse)

Résumé

Comprendre comment la rétroaction radiative précoce des étoiles massives régule la formation stellaire (FS) au sein des nuages moléculaires demeure l’un des défis les plus insaisissables de l’astrophysique moderne. Depuis quelques décennies, l’intérêt pour la rétroaction pré-supernova s’est accru : elle commence à remodeler l’environnement natal dès la naissance de l’étoile, plutôt qu’à la fin de son existence (quelques millions d’années plus tard). À l’échelle des nuages moléculaires (dizaines de pc), le rayonnement ionisant des étoiles massives joue un rôle central, bien que ses modalités d’action restent mal comprises. Les régions HII peuvent diminuer la FS locale, en réchauffant et en dispersant le gaz, ou au contraire l’amplifier, en favorisant la création de nouveaux sites de FS.Ce mécanisme à double facette est confirmé par les observations, mais son interprétation reste difficile, en raison des effets de projection, des incertitudes sur les grandeurs locales, ou des échelles de temps de l’ordre du million d’années. Les simulations numériques, en offrant un environnement contrôlé, permettent d’isoler l’impact de la rétroaction et de tester les prédictions théoriques face aux signatures observationnelles.

Dans cette thèse, j’ai réalisé des simulations à haute résolution spatiale (<0.1 pc) d’un nuage moléculaire massif (10 000 masses solaires) afin d’étudier les effets du rayonnement ionisant à différentes échelles spatiales (de quelques dizaines à un dixième de parsec). À l’échelle du nuage, j’ai quantifié la façon dont la rétroaction radiative modifie la loi et l’efficacité de la FS. Bien qu’elle réduise globalement la FS, les régions HII en accroissent l’efficacité dans les zones les plus denses. En comparant les nuages simulés aux données observationnelles, j’ai aussi montré comment les limitations instrumentales (sensibilité et résolution) peuvent entraîner des sous-estimations systématiques de ces grandeurs. L’analyse révèle également que les jets protostellaires des étoiles de faible masse sont indispensables pour reproduire le taux de FS observé.

À plus petite échelle, j’ai étudié la manière dont les bulles ionisées en expansion interagissent avec les filaments qui hébergent la FS. Le champ magnétique initial façonne la morphologie et la dynamique du nuage. Toutefois, après l’apparition des régions HII, les bulles dominent l’évolution ultérieure : elles restructurent complètement le nuage, indépendamment de la géométrie locale ou du champ magnétique

Dans l’étude finale, j’ai mené une vaste série de simulations en faisant varier la position de la source ionisante, l’intensité du champ de rayonnement et la magnétisation initiale, afin de déterminer dans quelles conditions la rétroaction radiative stimule ou diminue la FS.

Les résultats de cette thèse montrent que la rétroaction radiative peut profondément transformer l’évolution des nuages moléculaires et leur capacité à former des étoiles. Une attention particulière a été portée aux diagnostics directement comparables aux observations, ouvrant la voie à de futures études sur les signatures de FS déclenchée et la régulation de la FS par la rétroaction radiative précoce.