Ce mémoire détaille l'étude réalisée dans le milieu interstellaire environnant de quarante et une étoiles Wolf-Rayet récemment découvertes (Sharaet al. 2009), dans la Voie lactée. Les quarante et une étoile Wolf-Rayet, dont quinze sont de type WN et vingt-six sont de type WC, ont été analysées en utilisant des relevés d'observation obtenus grâce à différents instruments du domaine des ondes radio et de l'infrarouge. À la suite d'une analyse rigoureuse des étoiles étudiées, nous avons décidé de nous concentrer sur les six qui possédaient les paramètres physiques les plus précis. Les six candidates retenues sont : G298.6-0.14, G300.4-0.52, G303.4-0.72, G312.37-0.38, G318.82-0.48 et G321.95-0.19. Nous avons effectué une analyse spectrale de ces six objets pour les classifier selon leur émission thermique ou non thermique. Trois de ces objets ont déjà fait l'objet d'un rapport. Dans la présente étude, nous proposons de revenir sur ces six objets, mais de proposer une classification pour les trois autres (G298.6-0.14, G303.4-0.72 et GG312.37-0.38). Afin de comprendre davantage leur propriétés, nous les avons analysés en sous-regions. Nous avons réussi à classifier G303.4-0.72 comme un nouveau reste de supernova, et avons remarqué que G312.37-0.38 est composé d'un reste de supernova superposé avec une région thermique et G318.87 comme un nouvelle coquille identifiée autour d'une candidate WR. Une étude plus poussée est nécessaire afin de classifier plus adéquatement G298.6-0.14.

J'ai mené des expériences afin d'étudier les réponses de l'oursin Tetrapygus niger à la prédation des étoiles de mer. L'oursin était capable de différencier les étoiles de mer prédatrices des non-prédatrices mais également de distinguer différents niveaux de risques associés aux étoiles de mer, Heliaster helianthus et Meyenaster gelatinosus. Les oursins soumis à un haut niveau de risque hérissaient rapidement leurs épines, puis étendaient leurs pieds ambulacraires pour fuir le prédateur. L'oursin associait un risque plus grand à M. gelatinosus. J'ai également démontré l'existence de la chimiodétection à distance des prédateurs. La micro-distribution des oursins sur les surfaces élevées semble représenter une stratégie pour limiter la prédation par les étoiles de mer. Le nombre de celles-ci étant plus réduit sur ces surfaces élevées, leur capacité à capturer les oursins est moindre et les oursins peuvent se détacher pour éviter d'être mangé. Enfin, des expériences avec entravement indiquent que le taux de survie est plus élevé pour les animaux situés sur les surfaces élevées.

Les données détaillées obtenues grâce au spectro-imageur OASIS de la région centrale de 7 galaxies spirales barrées : NGC 2718, NGC 4385, NGC 4900, NGC 5430, NGC 5921, NGC 7177 et NGC 7798, montrent une combinaison de raies d'émission nébulaire et de raies d'absorption stellaire ainsi que des structures morphologiques intéressantes (anneau, barre et/ou spirale nucléaire). Cette mixture de raies d'émission produites par des étoiles chaudes et de raies d'absorption associées à des étoiles froides propose la présence de plus d'une population dans chaque lentille observée. Pour séparer ces deux populations, j'ai développé une technique itérative fondée sur les statistiques bayésiennes. Cette technique me permet de trouver les populations les plus probables pour reproduire les indicateurs mesurés dans les spectres (Hα; et Hβ en émission pour les étoiles jeunes et la bande de Mg₂, Fel[lambda]5270 et 5335 ainsi que Hβ en absorption pour l'absorption stellaire directement) en les comparant aux résultats de codes de synthèse spectrale évolutive. La technique itérative me donne aussi des estimés de l'abondance d'oxygène du gaz nébulaire, de la métallicité stellaire, du taux de formation stellaire ainsi que de la masse de chacune des populations. De plus, les raies du milieu nébulaire me permettent de caractériser l'émission de chaque lentille et de mesurer l'extinction E(B-V) qui y est présente. À partir de ces informations, j'arrive à formuler des scénarios quant à l'histoire de la formation stellaire à l'intérieur de la région centrale des galaxies. Toutes les galaxies de l'échantillon montrent une succession d'épisodes de formation stellaire avec l'absence d'une progression constante de la métallicité dans les populations. Je propose donc que l'ensemble des galaxies de mon échantillon ait connu à divers moments des écoulements de gaz le long de la barre vers la région centrale. Ces écoulements de gaz seraient à l'origine des épisodes de formation stellaire observés et de l'activité nucléaire dans certain cas.

Ce mémoire résume quelques concepts importants en cosmologie et présente l étude faite par l'auteur sur l'origine de la lumière intra-amas. Pour la réalisation de ce projet, l'auteur a tout d'abord recherché dans la littérature les paramètres à utiliser pour des simulations en langage FORTRAN dont les algorithmes de base sont, dans la première partie du projet, particule-particule et, dans la seconde, particule-particulejparticule-maille. L'auteur a également modifié des codes IDL et UNIX. Enfin, le projet nécessita des centaines de simulations d 'amas isolés dont les résultats ont été analysés en collaboration avec les membres du groupe de recherche et soumis pour publication (Barai, Brito & Martel 2009). Les résultats principaux des simulations décrites dans ce document sont: 1) la destruction des galaxies naines par des fusions domine sur la destruction par des marées, et 2) la destruction des galaxies par des marées est suffisante pour expliquer la lumière intra-amas observée. Finalement, les résultats d 'amas isolés ont été généralisés à une région significative de l'Univers. Ainsi, l'auteur a contribué à la mise en oeuvre d'une simulation particule-particulejparticule-maille et à l'analyse commune des résultats obtenus à ce jour. Les résultats reproduisent la fonction de luminosité de Schechter, et suggèrent que l'approche utilisée est valide et que les résultats sont robustes.

Cette thèse bénéficie de la mise à disposition publique récente des grands relevés infrarouges et visibles et s'inscrit dans le cadre de l'Observatoire Virtuel émergent. Nous avons réalisé un "Master Catalogue of stars towards the Magellanic Clouds" (MC2) basé sur l'identification croisée multi-longueur d'onde des catalogues de sources ponctuelles DENIS, 2MASS, GSC-II et UCAC. D'importants résultats sur la précision et la calibration astro-photométriques de ces catalogues ont été établis. Le MC2 est accessible en ligne au travers d'une interface web spécialement conçue pour gérer sa nature composite. Nous avons produit des vues multi-spectrales du GNM, où ses populations stellaires variées se distinguent de façon remarquable dans les diagrammes couleur-couleur et couleur-magnitude construits à partir de magnitudes à la fois visibles et infrarouges. Nous avons calibré les magnitudes absolues des étoiles de type B dans le proche-infrarouge, en fonction de leur type spectral. Nous avons combiné des mesures de distance de grande qualité basées sur les données Hipparcos avec la photométrie homogène des sources ponctuelles proche-infrarouges 2MASS. Les données ont été corrigées de l'extinction et nous avons évalué par le biais de simulations la contribution de divers erreurs de mesure et effets physiques (binarité, rotation) à la dispersion observée sur la calibration. C'est une étape nécessaire à la détermination de la structure du disque jeune Galactique et des distances et propriétés de jeunes amas ouverts découverts par les grands relevés infrarouges tels 2MASS. Nous avons commencé une analyse morphologique et multi-longueur d'onde de régions ionisées et de leurs étoiles dans le GNM, imagées en bande étroite. L'interaction réciproque des étoiles massives avec le milieu interstellaire environnant permet d'approfondir l'histoire de formation stellaire locale et le contenu stellaire de ces régions ainsi que d'obtenir un schéma de leur évolution dynamique.

Les étoiles brillantes ont-elles des variations séculaires d'éclat ? Bien que plusieurs astronomes aient étudié ce sujet au cours des siècles écoulés, aucune réponse satisfaisante n'y a été donnée. Il y a un siècle, C. Flammarion rassembla les anciennes estimations et les publia dans son ouvrage Les étoiles et les curiosités du ciel. Il était évident de son point de vue qu'un grand nombre d'étoiles avaient eu des variations séculaires. Pickering (1895) et Zinner (1926) publièrent deux autres compilations de catalogues. Ils ne partageaient pas le point de vue de Flammarion, mais ne purent interpréter l'information contenue dans les données. Il n'y a pas eu d'étude plus récente sur ce sujet. De nouvelles méthodes d'analyse -comme l'analyse factorielle des correspondances- ont été créées ces dernières années, qui permettent d'étudier de manière approfondie de grands tableaux de données. La finalité du travail présenté ici est de voir si ces méthodes peuvent nous aider à résoudre ce problème des variations séculaires. La compilation des catalogues originaux permet de constituer un tableau de données intégrant des éléments "signatures" des diverses causes susceptibles d'expliquer les écarts d'éclats (des causes astrophysiques à la non-fiabilité des données). Plusieurs analyses factorielles, utilisant des codages spécifiques des données, comme "l'écart aux valeurs attendues" ou le "codage flou en magnitude entière", créés pour limiter les différences de notations entre les observateurs sont effectuées. Il n'en ressort pas de "signatures" significativement corrélées avec les écarts d'éclats ; en particulier, il n'y a pas d'effet de couleur constaté. Il semble y avoir globalement "mémoire" des éclats d'un catalogue sur l'autre. Seul échape à cette règle, le catalogue de Sir William Herschel, qui est également le seul à contenir des comparaisons d'éclat et non pas des valeurs de magnitude. Cela amène à se demander si il n'aurait pas été protégé de cet effet de "mémoire" à cause de sa différence de notation. Ce travail ne clôt pas la question. Il se termine par la définition de nouvelles analyses à mettre en place : pour tirer des conclusions astrophysiques, il peut être utile de tester des traitements combinant l'analyse factorielle et l'analyse de Fourier. De tels traitements permettront de se débarasser de l'information de phase et d'effectuer des études de corrélation de périodes.

Ce mémoire présente un relevé en photométrie rapide visant la découverte de nouvelles étoiles naines blanches de type ZZ Ceti, dont l'atmosphère est dominée par l'hydrogène. Les naines blanches représentent le stade final de l’évolution des étoiles de masse inférieure à M~8 Msol, soit 97% de la population stellaire. En se refroidissant, ces cadavres stellaires traversent une phase d'instabilité qui se manifeste sous la forme de variations de la luminosité de l'étoile dans une région étroite du plan masse - température effective appelée bande d'instabilité. Le but principal de notre étude est d'identifier de nouvelles étoiles naines blanches de type ZZ Ceti à l'intérieur de cette bande d'instabilité. Pour ce faire, nous avons mesuré avec grande précision la température effective et la masse de toutes les naines blanches dans l'hémisphère nord à l'intérieur de 100 parsecs de distance du Soleil, en combinant les mesures de parallaxes trigonométriques du relevé astrométrique Gaia avec les mesures photométriques des relevés Pan-STARRS, SDSS et CFIS, puis en les comparant avec les prédictions de modèles d'atmosphère détaillés. Des courbes de lumière de candidates ZZ Ceti, sélectionnées à l'intérieur de la bande d'instabilité empirique, ont ensuite été obtenues avec l'instrument PESTO attaché au télescope de 1.6 m de l'Observatoire du Mont-Mégantic. Nous avons découvert 29 nouvelles ZZ Ceti, dont une très rare naine blanche variable supermassive. Nous avons également identifié, dans la bande, 5 étoiles possiblement variables et 32 objets qui ne semblent montrer aucune variation photométrique. Plusieurs de ces dernières pourraient toutefois être variables avec une amplitude sous notre seuil de détection, ou encore être hors de la bande d'instabilité à cause d'erreurs sur leurs paramètres photométriques. Nos résultats, combinés à d’autres à venir, permettront de vérifier la pureté de la bande d'instabilité, c'est-à-dire qu'elle soit dépourvue d'étoiles non variables, un résultat qui supporterait l'idée que les ZZ Ceti représentent une phase inévitable dans l'évolution des naines blanches riches en hydrogène. Si tel était le cas, il serait alors possible de sonder la structure interne de l'ensemble des naines blanches de type DA à l'aide de l'astérosismologie, procurant un outil additionnel permettant de comprendre leur évolution. / This thesis presents a high-speed photometric survey aimed at discovering new ZZ Ceti white dwarf stars, whose atmosphere is dominated by hydrogen. White dwarfs represent the final stage of stellar evolution for main-sequence stars less massive than M~8 Msol, or 97% of the stellar population. These stellar remnants go through a phase of pulsational instability that manifests itself in the form of luminosity variations, as they evolve through a narrow region of the mass-effective temperature plane, called the ZZ Ceti instability strip. The main goal of our study is to identify new ZZ Ceti white dwarfs within this instability strip. To do so, we measured with high precision the effective temperature and mass of all white dwarfs in the Northern Hemisphere within 100 parsecs of the Sun, by combining trigonometric parallax measurements from the astrometric survey Gaia, with photometric measurements from the Pan-STARRS, SDSS, and CFIS surveys, and by comparing these observations with the predictions of detailed model atmospheres. Light curves of ZZ Ceti candidates, selected within the empirical instability strip, were then obtained with the PESTO instrument attached to the 1.6 m telescope of the Mont-Mégantic Observatory. We discovered 29 new ZZ Ceti stars, including a very rare ultra-massive variable pulsator. We also identified 5 possibly variable stars within the strip, in addition to 32 objects that do not appear to show any photometric variability. However, several of those could be variable with an amplitude below our detection threshold, or could be located outside the instability strip due to errors in their photometric parameters. Our results, combined with others to come, will allow us to verify the purity of the instability strip, i.e. that it is devoid of non-variable stars, a result that would support the idea that ZZ Ceti stars represent an inevitable phase through which all hydrogen-atmosphere white dwarfs must evolve. If this were the case, it would then be possible to probe the internal structure of all DA-type white dwarfs using asteroseismology, providing an additional tool for understanding their evolution.

In this thesis, we construct a new hydrodynamical algorithm able of handling general compressible reactive flow problems, based on a finite-volume method inspired by the original MUSCL scheme of van Leer (1979). The algorithm is of second-order in the smooth part of the flow and avoids dimensional splitting. It uses MPI to achieve parallelism, and includes an astrophysical equation of state and a nuclear reaction network. It proves to be robust to tests cases. In particular it reproduces quite well the reactive and non-reactive results obtained with two different numerical methods (Fryxell & al. 1989, Busegnies & al. 2007). Moreover the time-dependent results are in agreement with the corresponding steady state solution. This gives us confidence in applying it to an astrophysical situation which has never been studied, the propagation of a detonation in conditions relevant to superbursts. The algorithm is described in (Noel & al. 2007). In a firt step we obtain the detonation profiles in pure carbon and in a mixture of carbon and iron. In both cases we underline the large difference between the total reaction length and the length on which some species burn. This difference leads to enormous numerical difficulties because all the length scales cannot be resolved at the same time in a single simulation. We show that the carbon detonation might be studied in a partial resolution approach like the one of Gamezo & al. (1999). In a second step we construct a new reduced nuclear reaction network able to reproduce the energy production due to the photo-disintegrations of heavy elements, like ruthenium, which are thought to occur during superbursts in mixed H/He accreting systems. Using this new nuclear network we simulate detonations in mixture of carbon and ruthenium. An interesting feature is that, in this case, all the reaction lengths can be resolved in the same simulation. This makes the C/Ru detonations easier to study in future multi-dimensional simulations than the pure carbon ones (Noel & al. 2007b). Finally we perform some numerical experiments which show that our algorithm is able to deal with initially inhomogeneous medium, and that the multi-dimensional simulations are attainable even if they are quite computational time consuming. - B. Van Leer, J. Comp. Phys., 21, 101, 1979 - Fryxell, B.A., Muller, E., and Arnett, W.D., Technical report MPA 449, 1989 - Busegnies, Y., Francois, J. and Paulus, G., Shock Waves, 11, 2007 - Gamezo, V.N., Wheeler, J.C., Khokhlov, A.M., and Oran, E.S., ApJ, 512, 827, 1999 - Noël, C., Busegnies, Y., Papalexandris, M.V. & al., A&A, 470, 653, 2007 - Noël, C., Goriely, S., Busegnies, Y. & Papalexandris, M.V., submitted to A&A, 2007b / Un algorithme parallèle basé sur une méthode aux volumes finis inspirée du schéma MUSCL de Van Leer (1979) a été construit. Il a été développé sur base de la méthode de Lappas & al. (1999) qui permet de résoudre simultanément toutes les dimensions spatiales. Cette méthode se base sur la construction de surfaces appropriées dans l'espace-temps, le long desquelles les équations de bilan se découplent en équations plus simples à intégrer. Cet algorithme est actuellement le seul à éviter le "splitting" des dimensions spatiales. Dans les modèles conventionnels (PPM, FCT, etc.), l'intégration spatiale des équations est réalisée de manière unidimensionnelle pour chaque direction. Un réseau de réactions nucléaires ainsi qu'une équation d'état astrophysique ont été inclus dans l'algorithme et celui-ci a ensuite été soumis à une grande variété de cas tests réactifs et non réactifs. Il a été comparé à d'autres codes généralement utilisés en astrophysique (Fryxell & al. 1989, Fryxell & al. 2000, Busegnies & al. 2007) et il reproduit correctement leurs résultats. L'algorithme est décrit dans Noël & al. (2007). Sur base de cet algorithme, les premières simulations de détonation dans des conditions thermodynamiques représentatives des Superbursts ont été réalisées. Différentes compositions du milieu ont été envisagées (carbone pur, mélange de carbone et de fer, mélange de carbone et de cendres du processus rp). Dans la plupart des systèmes où des Superbursts ont été observés, la matière accrétée est un mélange d'hydrogène et d'hélium. Dans ce cas, des phases de combustion précédant le Superburst produisent des nucléides plus lourd que le fer (Schatz & al. 2003). Ces nucléides peuvent être photodésintégrés durant le Superburst. Pour prendre en compte ces réactions endothermiques de photodésintégration, nous avons construit un nouveau réseau réduit de réactions nucléaires qui a été incorporé dans l'algorithme hydrodynamique (Noël & al. 2007b). Ce réseau réduit reproduit globalement l'énergétique d'un réseau complet et a permis de faire la première simulation numérique de détonation dans des conditions caractéristiques de systèmes accréteurs d'un mélange hydrogène-hélium. Finallement quelques simulations multidimensionelles préliminaires ont éte réalisées. - Busegnies, Y., Francois, J. and Paulus, G., Shock Waves, 11, 2007 - Fryxell, B.A., Muller, E., and Arnett, W.D., Technical report MPA 449, 1989 - Fryxell, B.A., Olson, K., Ricker, P. & al., ApJS, 131, 273, 2000 - Lappas, T., Leonard, A. and Dimotakis, P.E., SIAM J. Sci. Comput., 20, 1064, 1999 - Noël, C., Busegnies, Y., Papalexandris, M.V. & al., A&A, 470, 653, 2007 - Noël, C., Goriely, S., Busegnies, Y. & Papalexandris, M.V., submitted to A&A, 2007b - Röpke, F. K. PhD thesis, Technischen Universitat Munchen, 2003 - Schatz, H., Bildsten, L., Cumming, A. and Ouellette, M., Nuclear Physics A, 718, 247, 2003 - Van Leer, B. Comp. Phys., 21, 101, 1979 - Weinberg, N.N. and Bildsten, L., ArXiv e-prints, 0706.3062, 2007

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Afin de mieux comprendre l'évolution des étoiles jeunes, nous avons utilisé un code Monte Carlo simulant leur environnement afin d'étudier une nouvelle distribution chez les étoiles Herbig Ae/Be et pour reproduire des cartes d'intensité et de polarisation linéaire obtenues au télescope Canada-France-Hawaii (TCFH) en novembre 2003. Le code datant de la fin des années 80, nous avons dû non seulement le corriger, mais aussi ajouter quelques éléments afin de tenir compte des dernières avancées dans le domaine de la polarisation provenant du milieu circumstellaire. Les étoiles à l'étude étant jeunes (moins de quelques millions d'années), leur voisinage est toujours constitué de grains de poussière mélangés avec du gaz. Selon leur âge, nous retrouvons cette poussière sous différentes structures soit, par exemple, par un disque entouré d'une enveloppe (objets jeunes de classe I) ou par un simple disque (objets de classe II et III). Selon la structure que prend la poussière, les cartes de polarisation et d'intensité qui en résultent vont changer. Nous allons discuter de cette variation des cartes de polarisation selon la distribution de poussière. Suite aux modifications apportées au code, il a fallu s'assurer que celui-ci fonctionne bien. Pour ce faire, nous avons mis au point quelques critères qui nous assurent, s'ils sont satisfaits, que le code Monte Carlo produit de bons résultats. Après avoir validé le code, il est maintenant possible de l'utiliser aux fins d'avancer le domaine de la polarisation. En effet, Dullemond et al.(2001) proposent une nouvelle distribution de grain autour des étoiles Herbig Ae/Be afin de mieux expliquer leur distribution d'énergie spectrale. Par contre, qu'en est-il des cartes de polarisation résultantes? C'est sur cette question que nous nous sommes arrêtés. Par la suite, nous avons essayé de reproduire du mieux possible, tenant compte des limitations du code, les cartes de polarisation obtenues au TCFH. Nous avons étudié en détail les données de R Mon (résultats qui seront présentés sous forme d'article pour fin de publication) et de V376 Cas. De plus, notre étude de V376 Cas nous a permis d'amener des conclusions sur les processus causant les vecteurs parallèles aux disques des étoiles jeunes. / To further understand the evolution of young stellar objects, we used a Monte Carlo code simulating their environment in order to study a new density distribution for the Herbig Ae/Be stars and to reproduce intensity and linear polarization maps obtained at the Canada-France-Hawaii telescope (CFHT) in November 2003. As the code was first created in the 80's, we had to correct some bugs and add new elements in order to take into account the latest advances in studies of polarization produced by circumstellar matter. Since the stars studied are young (less than a few million years), their neighborhood still contains dust mixed with gas which will be distributed according to their age. Younger stars will have a disk structure inside a bigger envelope (class I) while older stars will exhibit only a disk (class II and III). As we can expect, different structures create different intensity and polarization maps. We will discuss the variations induced in the polarization and intensity maps when changing the dust distribution. Following the modifications to the code, we ran some tests to check its functionality. We developed some criteria that once they are satisfied, we can safely assume the Monte Carlo code is operational and that it will produce good results. The code can now be used to increase our knowledge of circumstellar matter around young stellar objects. Indeed, Dullemond et al.(2001) proposed a new dust distribution around Herbig Ae/Be stars which explains better their spectral energy distribution (SED). However, there are still no studies to find out if the polarization maps resulting of this new distribution was also compatible with the observations. This problem was treated with our Monte Carlo code. We then tried to reproduce, as well as possible and taking into account the limits of the code, the polarization and intensity maps obtained at the TCFH. Our study was focused on R Mon, which is presented as an article to be submitted, and V376 Cas. Also, our study of V376 Cas helped us to shed some light on the causes for aligned polarization vectors seen on our maps.