Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Plusieurs études ont montré que les étoiles bleues de la branche horizontale (étoiles BHB) chaudes (Teff ≳ 11500 K) des amas globulaires présentent des anomalies d’abondances causées par le processus de la diffusion atomique. Il a été démontré que la diffusion atomique entraîne selon l’étoile, une stratification verticale de certains éléments chimiques. L’objectif de ce projet vise à élargir notre compréhension des étoiles BHB en menant une analyse de leurs propriétés physico-chimiques. L’emphase est mise sur les étoiles BHB du champ qui ont été beaucoup moins étudiées, mais qui, de par leur histoire évolutive et leur environnement différents, devraient permettre d’élargir le domaine des paramètres de base (comme la métallicité). Des modèles d’atmosphère stellaire calculés avec le code atmosphérique PHOENIX sont utilisés pour ce travail. Le spectrographe ESPaDOnS du télescope Canada-France-Hawaï a permis d’obtenir des spectres de très haute résolution (R = 81000) pour quatre étoiles BHB du champ. Le code de transfert radiatif ZEEMAN2 a été utilisé pour une analyse détaillée des raies spectrales. Les résultats de cette analyse indiquent l’existence d’une surabondance de métaux dans les étoiles chaudes HD213781 et Feige 86, marquant ainsi la présence de la diffusion atomique dans ces étoiles. Une stratification verticale du phosphore et une stratification marginale du fer sont détectées dans HD213781 et Feige 86, respectivement. Comme leurs homologues des amas globulaires, les étoiles BHB froides du champ HD128801, HD143459 et HZ27 ne montrent aucune signature de diffusion. Ces variations de l’abondance des éléments soulèvent une question lors de l’évaluation des paramètres atmosphériques (Teff et log g) à partir de modèles de métallicité fixe. De ce fait, l’effet de la métallicité est ici étudié pour 20 étoiles BHB connues dans les amas globulaires M3 et M13. Les paramètres atmosphériques de ces étoiles sont alors extraits en utilisant des modèles d’atmosphère de six métallicités [Fe/H] différentes variant entre -2:0 et +0:5 dex par rapport à la métallicité solaire. Deux méthodes d’analyse, spectroscopique et photométrique, sont utilisées. Seules les valeurs spectroscopiques de Teff et log g obtenues pour les étoiles plus chaudes montrent un changement, bien que léger, avec la métallicité. Par ailleurs, cette analyse souligne qu’un simple ajustement de la métallicité des modèles ne peut régler le problème de la faible gravité spectroscopique observée pour les étoiles BHB chaudes. Enfin, pour augmenter l’échantillon d’étoiles BHB chaudes connues dans le champ, de nouvelles observations de 21 étoiles ont été faites à l’Observatoire du Mont-Mégantic. Entre autres, trois nouvelles étoiles BHB du champ ont été caractérisées pour la première fois. / Several studies have shown that hot (Teff > 11500 K) blue horizontal branch stars (BHB stars) in globular clusters present abundance anomalies caused by the atomic diffusion process. It was demonstrated that atomic diffusion leads in certain stars to vertical stratification of some chemical elements. The aim of this project is to expand our comprehension of BHB stars by analyzing their physico-chemical properties. A special emphasis is put on field BHB stars. These stars are not as well studied, but because of their different evolutive history and environment, they should permit a widening of the domain of the basic parameters (like metallicity). Stellar atmosphere models computed with the atmospheric code PHOENIX were used for this work. The échelle spectrograph ESPaDOnS at the Canada-France-Hawaï telescope allowed to obtain high resolution (R = 81000) spectra of four field BHB stars. The radiative transfer code ZEEMAN2 was used for a detail analysis of the spectral lines. The results of this spectral analysis show the existence of an overabundance of metals in the hot stars HD213781 and Feige 86, indicating the presence of atomic diffusion in these stars. A vertical stratification of phosphorous and a marginal vertical stratification of iron are detected in HD213781 and Feige 86, respectively. Like their counterparts in globular clusters, the cold field BHB stars HD128801, HD143459, and HZ27 present no signature of atomic diffusion. These abundance variations raise a question for the evaluation of the atmospheric parameters from models with a fixed metallicity. Thereby, the metallicity effect is studied here for twenty known BHB stars in the globular clusters M3 and M13. The atmospheric parameters of these stars are extracted using atmosphere models for six different metallicities [Fe/H] in the range between -2:0 and +0:5 dex relative to the solar metallicity. Two analysis methods, based on spectroscopy and photometry, were used. Only the spectroscopic values of Teff and log g obtained for the hottest stars show a variation, although small, with the model metallicity. Otherwise, this analysis demonstrates that a simple adjustment of the model metallicity cannot solve the problem of the low spectroscopic gravity observed for the hot BHB stars. Finally, to increase the sample of known hot field BHB stars, new observations of 21 stars have been made at the Observatoire du Mont-Mégantic. Three new field BHB stars have been characterized for the first time.

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

Le travail présenté dans cette thèse porte sur l'étude des étoiles de la branche horizontale extrême par les outils de l'astérosismologie, en interprétant les variations de luminosité que présentent certaines d'entre elles pour modéliser leur structure interne. Les étoiles de la branche horizontale extrême, chaudes et compactes, représentent un état avancé de l'évolution stellaire, après la vie sur la séquence principale et la première branche des géantes rouges. La première partie de ce travail démontre la validité de la méthode utilisée pour l'astérosismologie, en confirmant les résultats obtenus par des techniques indépendantes. Dans la deuxième partie, l'introduction des effets de la rotation stellaire dans les codes de pulsation et de diagnostic sismique permet d'étudier la dynamique interne des étoiles de la branche horizontale extrême, en particulier pour celles appartenant à un système binaire. Pour deux exemples d'une telle configuration, il est démontré que la synchronisation (c'est-à-dire l'égalité entre la période de rotation et la période orbitale) est atteinte dans la majeure partie de l'étoile. Enfin, les étoiles présentées dans cette thèse doublent l'échantillon actuellement disponible des étoiles de la branche horizontale extrême étudiées par l'astérosismologie. La distribution des paramètres stellaires obtenue peut ainsi être comparée à celles prévues par les théories visant à expliquer la formation de ce type d'objets. Malgré certaines limitations actuelles liées à la taille restreinte de l'échantillon, cette approche illustre le potentiel de l'astérosismologie pour apporter des contraintes nouvelles aux théories d'évolution stellaire.