Cette thèse présente l'étude de la rotation des étoiles de faible masse (entre 0,5 et 1,2 M.) pendant leurs phases pré-séquence principale, depuis les T Tauri âgées de quelques millions d'années, et séquence principale, à quelques milliards d'années. Deux approches complémentaires ont été utilisées: les observations apportent de nouvelles mesures de rotation de ces objets et la modélisation permet de comprendre les processus physiques mis en jeu. Les observations ont porté essentiellement sur les amas jeunes, IC4665, Alpha Persée et les Pléiades. Dans ces amas, les étoiles de type solaire sont à un âge charnière entre la phase pré-séquence principale et la séquence principale. Alors qu'un grand pourcentage d'étoiles tournent à des vitesses inférieures à 10 km.s-1 , leurs vitesses de rotation exactes n'étaient pas connues à cause des limites de résolution instrumentales. Grâce aux instruments CORAVEL et ELODIE de l'OHP, toutes les vitesses de rotation sont maintenant résolues dans & Persée et les Pléiades pour les étoiles de masse comprise entre 0,6 et 1,1 M. . Les distributions de vitesse équatoriales en fonction de la masse ont été construites dans les deux amas et sont comparées aux modèles. Un modèle d'évolution du moment cinétique a été développé, qui permet de prendre en compte l'évolution pré-séquence principale: les changements de structure interne, l'effet d'un disque d'accrétion, la perte de moment cinétique à la surface et le transfert de moment cinétique entre le coeur et l'enveloppe. Les nouvelles données apportent des contraintes fortes quand au transport de moment cinétique dans les intérieurs stellaires. Dans les étoiles en rotation rapide, un transfert très efficace du moment cinétique permet à l'étoile de garder une rotation quasi-solide pendant toute son évolution, de la phase T Tauri jusqu'à l'âge du Soleil, en accord avec les observations de l'intérieur solaire. Par contre, l'existence même d'un grand nombre de rotateurs lents nécessite un découplage entre le coeur et l'enveloppe, avec un temps caractéristique de couplage de 100 millions d'années. L'évolution de la vitesse de ces rotateurs très lents au début de la séquence principale, pendant laquelle leur vitesse varie très peu, est également en accord avec un temps de couplage très long.

Cette thèse est vouée principalement à l'étude des enveloppes circumstellaires des étoiles de la fin de la branche asymptotique des géantes rouges (AGB), ou dans la courte phase de transition des nébuleuses planétaires. L'attention a été portée sur les sources ayant une photosphère riche en carbone qui étaient jusqu'à présent moins étudiées que celles riches en oxygène. La thèse comporte trois aspects, des observations millimétriques des transitions rotationelles de CO et HCN, des modélisations de l'émission infrarouge des poussières, et des études systématiques des données du satellite IRAS. Le dernier point est le support observationel fondamental de ce mémoire sans lequel ce travail ne pourrait exister. Il est omni-présent dans la plupart des chapitres . La première partie de la thèse regroupe les observations millimétriques. Alors que la plupart des étoiles AGB riches en carbone sont facilement identifiables grâce à l'émission de SiC, celles qui sont proches de la fin de l'AGB, ou qui sont des PPN, n'ont souvent plus cette caractéristique. Le chapitre 1 présente une analyse d'un échantillon de ~ 230 de telles sources, propose des critères permettant de déterminer la richesse en carbone basés à la fois sur les données IRAS et des observations de CO et HCN, et déduit les proportions d'étoiles oxygénées et d'étoiles carbonées. Le chapitre 2 est une recherche de l'émission de CO dans des sources de l'hémisphère sud pouvant être des PPN; neuf d'entre elles ont pu être détectées, dont l'une présente des propriétés tout à fait remarquables et inhabituelles. Le chapitre 3 ne présente pas nos observations en particulier, mais est une compilation de toutes les enveloppes circumstellaires ayant une (ou plusieurs) détections de CO ou/et HCN publiées dans la littérature depuis 1985. Ceci constitue le premier catalogue des observations millimétriques des étoiles AGB, PPN, et PN ; il recense ~ 400 sources et ~ 1200 observations venant de plus de soixante dix références. Le chapitre 4 présente des cartographies soignées de l'émission de CO dans les transitions rotation elles (1- 0) et (2-1) de cinq sources pouvant être considérées comme des prototypes, et pour lesquelles nous sommes en mesure de donner une estimation de l'étendue de CO dans l'enveloppe. La deuxième partie de la thèse est consacrée à la modélisation de l'émission infrarouge des poussières. Nous y décrivons d'abord la mise au point d'un programme numérique de transfert radiatif dans le chapitre 5. Le chapitre 6 est une étude particulièrement détaillée de l'une des sources riches en carbone les plus optiquement épaisses connues, proche de la fin de l'AGB, RAFGL 3068. Les observations infrarouges disponibles, ainsi que les cartographies du chapitre 4, nous ont permis de contraindre la valeur de l'exposant de la loi d'émissivité des grains dans l'infrarouge. Le chapitre 7 est voué à l'étude des objets riches en carbone en transition entre la fin de l'AGB et le stade de nébuleuse planétaire. En reprenant l'échantillon de sources du chapitre 1, que nous avons élargi jusqu'à ~ 1000 sources, nous avons pu reconstituer l'évolution spectrale de ces PPN. Cette évolution est bien reproduite par les modélisations qui s'appuient sur le travail du chapitre précédent. L'un des problèmes les plus intéressant de l'évolution des étoiles AGB à l'heure actuelle est la transition entre les étoiles riches en oxygène et celles riches en carbone. Le chapitre 8 est un travail préparatoire à l'analyse d'observations de CN et HCN dans plusieurs objets différents, réalisées dans le but de tenter d'éclaircir un peu ce problème. Nous y analysons les propriétés IRAS (PSC) d'un échantillon de sources restreint, mais ayant des densités de flux IRAS fi ables, et en déduisons, pour cet échantillon, le pourcentage d'étoiles riches en carbone ayant une enveloppe fossile . Nous terminerons par la présentation des conclusions les plus importantes de la thèse.

Le champ magnétique joue un rôle prédominant dans la couronne solaire tant au niveau des structures observables qu'au niveau des phénomènes dynamiques que sont les éruptions. Cependant, ce champ magnétique n'est pas directement accessible à trois dimensions mais peut être mesuré à la surface du soleil, appelée photosphère, sous forme de magnétogrammes vectoriels. En utilisant ces données et l'hypothèse que le champ magnétique est à l'équilibre magnétostatique (champ sans force), il est alors possible de reconstruire le champ magnétique dans la couronne. Cette technique de reconstruction a été appliquée à trois domaines différents de la physique solaire. Le premier mécanisme étudié est l'émergence d'une structure magnétique provenant des couches sub-photosphériques. Le champ magnétique a été reconstruit à partir de données me- surées par le télescope THEMIS en Septembre 2005 et nous avons montré que la structure sous-jacente à l'émergence était un tube de flux torsadé à l'équilibre dans la configuration pré- éruptive de la région active. Le deuxième travail porte sur la caractérisation de la structure magnétique supportant un filament solaire en Avril-Mai 2007. Les données de Hinode ont été utilisées et nous avons mis en évidence que la matière froide du filament était supportée par un tube de flux torsadé. Le dernier travail présente l'évolution du champ magnétique reconstruit d'une région active émergente et ayant produit une forte éruption. Ici aussi, un tube de flux torsadé a été mis en évidence par la séquence des reconstructions, montrant sa création et son expansion dû au phénomène d'émergence ainsi que sa disparition après qu'une éruption ait eu lieu dans cette région active. Différents mécanismes d'éruption sont discutés. Les travaux de cette thèse font donc clairement apparaître le rôle majeur des tubes de flux torsadé pour comprendre les différents domaines étudiés et approfondir les relations entre observations et théories.

Cette thèse se compose de deux parties différentes qui s'inscrivent dans une thématique générale astrophysique. Les titres de ces parties sont : "La capture alpha en cinématique inverse liée au processus p ; mesure de la réaction 78Kr( $/alpha$ , $/gamma$ )82Sr "et "Mesures de la décroissance de 19O et 19Ne implantés dans le niobium ". L'objet de la première partie est directement liée à l'astrophysique nucléaire. Il s'agit d'établir une technique expérimentale pour la mesure directe à basse énergie de sections efficaces de réactions de capture radiative alpha en cinématique inverse. Ces réactions sont importantes en astrophysique, elles vont permettre d'améliorer les potentiels du modèle optique pour les particules alpha utilisés dans des modèles nucléaires pour prédire les sections efficaces des réactions ayant lieu dans les supernovae. Ici, nous avons insisté surtout sur la faisabilité technique de ce type d'expériences. En seconde partie de la thèse, on a examiné l'influence de l'environnement sur les probabilités de décroissance bêta d'un noyau, et en particulier de l'influence de l'écrantage électronique de la barrière de Coulombienne par les paires de Cooper d'un matériau supraconducteur. Un effet extrêmement faible, dans la limite des erreurs de mesure, aurait été observé.

Alors que les oscillations solaires n'ont pas fini de nous révéler tous leurs secrets, des oscillations acoustiques analogues sont détectées dans un nombre croissant d'étoiles. Comme sur le Soleil, ces oscillations (dite de type solaire) sont amorties par des mécanismes complexes et encore mal connus et excitées par la turbulence dans l'enveloppe convective supérieure des étoiles. Grâce à la qualité photométrique exceptionnelle des missions spatiales CoRoT (CNES) et Kepler(NASA) ainsi qu'à la continuité long terme des observations qu'elles fournissent, on mesure maintenant précisément fréquences, amplitudes et durées de vie de ces oscillations dans une variété d'étoiles dotées de caractéristiques diverses concernant leur stade évolutif, paramètres fondamentaux, composition chimique, champ magnétique, rotation ... etc. Plus que ne le fait la mesure de leurs fréquences, la mesure des amplitudes et durées vies des modes de type solaire nous fournit des contraintes sur les propriétés statiques et dynamiques de la convection, sur la physique des modes et enfin sur la stratification en surface des étoiles. Le jeux conséquent d'étoiles pulsantes détectées par CoRoT et Kepler nous révéle aussi que les amplitudes et durées de ces oscillations varient d'une étoile à l'autre selon des lois d'échelles caractéristiques qui dépendent d'un nombre restreint de paramètres stellaires (masse, luminosité, température effective ... etc). Ce mémoire de thèse résume les travaux que j'ai menés dans ce contexte depuis plus de dix ans en collaboration avec mes collègues et avec les étudiants que j'ai encadré. Ces travaux ont cherché à comprendre et mieux modéliser les amplitudes des oscillations excitées par la convection turbulente, notamment les lois d'échelles observées. Ce faisant, ils ont visé à établir des diagnostics sur les propriétés statiques et dynamiques des régions convectives, avec pour objectif à plus long terme d'améliorer la modélisation des processus de transport convectif dans les intérieurs stellaires.

De nombreuses observations spectroscopiques fournissent des preuves convaincantes sur l'existence d'un processus de mélange, non-prédit par les modèles classiques d'évolution stellaire, modifiant les abondances de surface des étoiles de faible masse et de masse intermédiaire. Durant cette thèse, le calcul d'une grille de modèles stellaires à différentes masses et métallicités incluant pour la première fois le mélange thermohaline et le mélange induit par rotation, nous a permis d'étudier les effets de ces deux processus de transport sur la structure, sur les abondances en surface, ainsi que sur les propriétés astérosismiques de ces étoiles ; ainsi que leurs effets sur l'évolution chimique de la Galaxie. Nous avons conclu que le mélange thermohaline est le processus dominant dans les géantes rouges de faible masse gouvernant la composition chimique de leur atmosphère, et qu'il est le seul processus physique connu jusqu'à présent qui permet de résoudre le problème de l'Helium-3 dans la Galaxie.

On étudie, du point de vue théorique ainsi que par des simulations numériques, l'instabilité vis-à-vis du rayonnement de courbure d'un faisceau de particules chargées guidées par un très fort champ magnétique courbé, qui est intéressante en tant que mécanisme de rayonnement radio des pulsars. Les conditions de croissance sont un gradient de densité assez raide sur la frontière extérieure du faisceau et des fréquences élevées, satisfaisant une condition non-WKB.

Le phénomène de jet apparaît couplé à l'accrétion, son rôle et son impact dans le contexte de la formation stellaire et planétaire restent des questions majeures. Nous explorons la possibilité que les jets moléculaires soient issus de vents de disque magnétocentrifuges contenant des grains, et possibilité qu'ils puissent expliquer les composantes larges observées dans les raies H2O avec Herschel/HIFI, ainsi que les observations à haute résolution au VLT. Notre modèle inclut : 1) Une solution MHD auto-similaire de vent de disque. 2) Une chimie ionisée hors équilibre le long des lignes d'écoulement. 3) Un chauffage dominé par la diffusion ambipolaire et une irradiation du gaz par les rayonnements X et UV de l'étoile. 4) Un auto-écrantage de H2 et de CO calculé globalement. 5) Les niveaux ro-vibrationnels et le transfert radiatif associé de H2, CO et H2O calculés hors équilibre. 6) Le pompage infrarouge des niveaux de CO et H2O par les poussières. 7) La projection de la probabilité d'échappement des photons non-isotrope sur la ligne de visée. Pour la première fois, un modèle dynamique de vent de disque permet de faire des prédictions synthétiques dans les raies moléculaires qui sont directement comparables aux observations de proto-étoiles. Nous proposons un outil puissant ouvert aux observations avec ALMA et le VTL.

La structure des nuages sombres de la région Taurus-Auriga-perseus et les causes des différences chimiques observées sont etudiées à l'aide de données radio, IR et optique. Des observations millimétriques ont permis de réaliser des cartes détaillées enCO de ce complexe moléculaire interstellaire. De nouvelles molécules métalliques ont été détectées (CLNA,CLK,CLAL, et FAL) ainsi que des isotopes de SICC et HCCCH. Des travaux instrumentaux pour différents radiotélescopes sont aussi décrits.

Cette thèse développe les points suivants : Réactions d'échange de charge avec les ions multicharges dans le milieu interstellaire. Calcul de structure moléculaire. Développement d'une méthode de potentiel-modèle à un électron. Traitement collisionnel quantique de l'échange de charge des ions C(+2), Si(+2), N(+3) et C(+4) avec l'hydrogène atomique dans le milieu interstellaire.