L’étoile Wolf-Rayet WR 46 est connue pour sa variabilité complexe sur des échelles de temps relativement courtes de quelques heures et sur des échelles de temps plus longues de plusieurs mois. Des décalages périodiques mais intermittents en vitesse radiale ont déjà été observés dans ses raies d’émission optiques. Plusieurs périodes photométriques ont aussi été mesurées dans le passé. Des pulsations non-radiales, une modulation liée à la rotation rapide, ou encore la présence d’un compagnon de faible masse dont la présence reste à confirmer ont été proposées pour expliquer le comportement de l’étoile sur des échelles de temps de quelques heures. Dans un effort pour dévoiler sa vraie nature, nous avons observé WR 46 avec le satellite FUSE sur plusieurs cycles de variabilité à court terme. Nous avons trouvé des variations sur une échelle de temps d’environ 7,5 heures dans le continu ultraviolet lointain, dans l’aile bleue de la composante d’absorption du profil P Cygni du doublet de O vi 1032, 1038, ainsi que dans la composante d’absorption du profil P Cygni de S vi 933, 944. Nous avons également récupéré des données archivées de cette étoile obtenues avec le satellite XMM-Newton. La courbe de lumière en rayons X montre des variations sur une échelle de temps similaire aux courbes de lumière du continu ultraviolet et ultraviolet lointain, et le spectre rayons X de WR 46 est très mou avec un pic d’émission à des énergies plus faibles que 1 keV. Nous discutons des différentes contraintes sur la nature de la variabilité de cette étoile que ces nouvelles observations aident à poser. Parmi les scénarios suggérés, nous concluons que celui des pulsations non-radiales est le plus probable, bien que nous soyons encore loin d’une compréhension détaillée de WR 46. / The Wolf-Rayet star WR 46 is known to exhibit a very complex variability pattern on relatively short timescales of a few hours and also on longer timescales of months. Periodic but intermittent radial velocity shifts of optical lines as well as multiple photometric periods have been found in the past. Nonradial pulsations, rapid rotational modulation or the presence of a yet-to-be-confirmed low-mass companion have been proposed to explain the short-term behaviour. In an effort to unveil its true nature, we observed WR 46 with FUSE over several short-term variability cycles. We found significant variations on a timescale of about 7.5 hours in the FUV continuum, in the blue edge of the absorption trough of the O vi 1032, 1038 doublet P Cygni profile, and in the S vi 933, 944 P Cygni absorption profile. We also retrieved archival XMM-Newton data of this star. We found the X-ray light-curve to show variations on a timescale similar to the UV and FUV continuum light-curves, and the X-ray spectrum of WR 46 to be very soft with a peak below 1 keV. We discuss the different constraints on the nature of the variability that these new observations help to establish. Among the suggested scenarios, we conclude that non-radial pulsations is the most likely, although we are far from a complete picture.

Ce mémoire présente une analyse de données photométriques d’étoiles de type Wolf-Rayet ayant pour objectif de caractériser les causes de la variabilité stochastique à court terme omniprésente chez ces étoiles, ainsi que la variabilité périodique due aux éclipses atmosphériques dans deux systèmes particuliers. À l’aide de données de la mission spatiale BRITE, les éclipses initialement supposées atmosphériques des systèmes WR22 et WR48 ont été investiguées avec un modèle analytique, suivi d’une modélisation numérique de l’éclipse pour WR22. Le taux de perte de masse de l’étoile Wolf-Rayet, la profondeur optique du vent et l’angle d’inclinaison du système ont été déterminés avec précision pour WR22, tandis que des valeurs-plafonds pour ces paramètres ont été obtenues avec un angle i tiré de la littérature pour WR48. L’étude de la variabilité stochastique dans le vent de 55 étoiles Wolf-Rayet galactiques a été conduite en utilisant 70 séries temporelles obtenues avec les satellites MOST, BRITE-Constellation et TESS. L’application d’un modèle semi-Lorentzien aux périodogrammes des observations a permis d’obtenir des paramètres caractéristiques : l’amplitude typique, la fréquence caractéristique et le taux d’augmentation de l’amplitude de variabilité. Des comparaisons entre les paramètres obtenus et ceux de la littérature nous ont permis de contextualiser le rôle de divers processus physiques dans l’origine de la variabilité, tel l’instabilité du processus d’entraînement du vent, d’une zone de convection subsurfacique engendrée par l’ionisation partielle des éléments du groupe du fer, ainsi qu’une possible contribution d’ondes de gravité générées à l’interface du coeur convectif et de la zone radiative. / We present an analysis of photometric observations of Wolf-Rayet stars in an effort to characterize their ubiquitous short-term stochastic variability and the origin of the periodic variability due to atmospheric eclipses in two specific systems. With data from BRITE-Constellation, we investigated what we initially thought to be atmospheric eclipses in the WR22 and WR48 systems. Both stars’ datasets were first analyzed using an analytical atmospheric eclipse model, and then a fully numerical core and wind eclipse model was used to better characterize the ambiguous case of WR22. The mass-loss rate of the Wolf-Rayet component, the optical depth of the wind and the inclination angle of the system were accurately determined for WR22, whereas for WR48 an upper limit was found for those parameters using an inclination angle from the litterature. The study of the short-term stochastic variability in the winds of 55 Wolf-Rayet stars was obtained with 70 time-series produced by MOST, BRITE and TESS. The amplitude spectra of these stars were analyzed using a semi-Lorentzian function that allowed us to extract characteristic parameters. Comparisons between the values we obtained and those from the litterature were carried out and we discuss the possible contribution to the variability of various physical processes, namely the line de-shadowing instability, the presence of a subsurface iron-group driven convection zone and possibly of internal gravitational waves generated at the boundary between the convective core and the radiative layer to the observed variability.

Ce mémoire présente une étude spectroscopique de la nébuleuse Wolf-Rayet (WR) NGC 2359 à l’aide d’un ensemble de données recueillies avec le spectromètre imageur SITELLE et le spectromètre GMOS depuis 2018. Cette étude vise à approfondir nos connaissances sur cette nébuleuse ionisée par une étoile massive au stade final de sa vie, WR7, afin de localiser et de caractériser la section de la nébuleuse associée aux éjecta passés de l’étoile. L’analyse de l’ensemble de données permet d’identifier dans un premier temps les raies d’émission de plusieurs atomes à des états d’ionisation différents et dans un deuxième temps d’identifier les zones où ces raies sont les plus fortes à l’aide de la production de cartes de flux pour chacune d’entre elles. Deux structures sont associées au gaz ionisé de la nébuleuse. La première est en forme d’arc et est à la frontière à l’est de WR7 qui sépare le gaz ionisé du gaz atomique. La deuxième est une bulle filamenteuse qui a un état d’ionisation plus élevé que celui de l’arc par son flux très faible dans les raies d’émission d’atomes simplement ionisés, mais fort dans les raies d’atomes doublement ionisés. L’analyse cinématique vient ajouter des distinctions supplémentaires entre les deux structures. L’arc est immobile à 54 km s⁻¹ qui est la vitesse radiale systémique du gaz attendue à sa distance galactocentrique. La bulle démontre plutôt des groupes de filaments qui s’approchent de l’observateur et d’autres qui s’en éloignent, donnant une expansion de ∼ 30 km s⁻¹. De plus, ces résultats confirment le contact dynamique entre le gaz ionisé en expansion et le gaz moléculaire de CO allant à des vitesses similaires à des positions similaires. Ensuite, certains rapports d’intensité de raies sensibles à la présence de poussière, à la température électronique ou à la densité électronique permettent de cartographier ces propriétés. La poussière causant un rougissement interstellaire est surtout distribuée à l’est et au sud de la nébuleuse. La densité électronique est maximalement de 190 cm⁻³ et généralement inférieure à 100 cm⁻³. En supposant une densité électronique constante de 100 cm⁻³, la carte de la température électronique montre des valeurs entre 9 000 et 14 000 K. / This work presents a spectroscopic study of the Wolf-Rayet (WR) nebula NGC 2359 using a set of data collected with the SITELLE imaging spectrograph and the GMOS spectrograph since 2018. The study aims to deepen our understanding of this nebula ionized by a massive star in the final stage of its life, in order to determine which gas structure of the nebula is associated with the past ejecta of the star. The analysis of the data set first identified emission lines of several atoms in different ionization states, and then identified the areas where these lines are strongest by producing flux maps for each of the identified lines. Two structures are associated with the ionized gas of the nebula. The first is arc-shaped and is at the western boundary separating the ionized gas from the atomic gas. The second is a filamentary bubble with a higher ionization state than the arc due to its very weak flux in the emission lines of singly ionized atoms, but strong in the lines of doubly ionized atoms. The kinematic analysis adds further distinctions between the arc and the bubble. The arc is stationary at 54 km s⁻¹ , which is the systemic radial velocity of the gas expected at its galactocentric distance. The bubble shows groups of filaments approaching and receding from the observer, demonstrating an expansion at 30 km s⁻¹. These results confirm the dynamic contact between the expanding ionized gas and the CO molecular gas moving at similar speeds in similar locations. Furthermore, some intensity ratios of lines sensitive to the presence of dust, electron temperature, and electron density allow for mapping these quantities. Dust causing interstellar reddening is mainly distributed to the east and south of the nebula. The electron density is maximally 190 cm⁻³ and generally below 100 cm⁻³. Assuming a constant electron density of 100 cm⁻³, an electron temperature map ranges between 9,000 K and 14,000 K.

Nous présentons les résultats de trois campagnes d'observation d'un mois chacune dans le cadre de l'étude de la collision des vents dans les systèmes binaires Wolf-Rayet + OB. Ce travail se concentre sur l'étude des objets de l'hémisphère sud n'ayant jamais encore fait l'objet d'études poussées dans ce contexte. À cela, nous avons ajouté l'objet archétype pour ce type de systèmes : WR 140 (WC7pd + O5.5fc) qui a effectué son dernier passage périastre en janvier 2009. Les deux premières campagnes (spectroscopiques), ont permis une mise à jour des éléments orbitaux ainsi qu'une estimation de la géométrie de la zone de collision des vents et d'autres paramètres fondamentaux des étoiles pour 6 systèmes binaires : WR 12 (WN8h), 21 (WN5o+O7V), 30 (WC6+O7.5V), 31 (WN4o+O8), 47 (WN6o+O5) et 140. Une période non-orbitale courte (probablement reliée à la rotation) a également été mesurée pour un des objets : WR 69 (WC9d+OB), avec une période orbitale bien plus grande. La troisième campagne (photométrique) a révélé une variabilité étonnamment faible dans un échantillon de 20 étoiles WC8/9. Cela supporte l'idée que les pulsations ne sont pas courantes dans ce type d'étoiles et qu'il est peu probable que celles-ci soient le mécanisme dominant de formation de poussière, suggérant, par défaut, le rôle prédominant de la collision des vents. / We present the results from three month-long observational campaigns related to WR+O colliding-wind binaries. This work focuses on southern-hemisphere systems that have not yet been previously studied in this context. To this we add the northern archetype colliding-wind system WR 140 (WC7pd + O5.5fc), which recently suffered another active periastron passage in 2009 January. The first two (spectroscopic) campaigns allowed us to update the orbital elements and to constrain the geometry of the colliding wind region and other fundamental parameters, for 6 binary systems: WR 12 (WN8h), WR 21 (WN5o+O7V), WR 30 (WC6+O7.5V), WR 31 (WN4o+O8), WR 47 (WN6o+O5) and WR 140. A short non-orbital (probably rotational) period was also detected in the WR component of one of our objects, WR 69 (WC9d+OB), with a much longer orbital period. The third (photometric) campaign revealed a surprisingly low level of variability in our sample of 20 WC8/9 stars. This supports the idea that pulsations are not very frequent in this type of star and are unlikely to be the main mechanism for dust formation, suggesting, by default, a predominant role of wind-wind collision.

No description available.

No description available.

Among Wolf-Rayet stars, those of subtype WN8 are the intrinsically most variable. We have explored the long-term photometric variability of the brightest known WN8 star, WR 40, through four contiguous months of time-resolved, single-passband optical photometry with the BRIght Target Explorer nanosatellite mission. The Fourier transform of the observed light curve reveals that the strong light variability exhibited by WR 40 is dominated by many randomly triggered, transient, low-frequency signals. We establish a model in which the whole wind consists of stochastic clumps following an outflow visibility promptly rising to peak brightness upon clump emergence from the optically thick pseudo-photosphere in the wind, followed by a gradual decay according to the right-half of a Gaussian. Free electrons in each clump scatter continuum light from the star. We explore a scenario where the clump size follows a power-law distribution, and another one with an ensemble of clumps of constant size. Both scenarios yield simulated light curves morphologically resembling the observed light curve remarkably well, indicating that one cannot uniquely constrain the details of clump size distribution with only a photometric light curve. Nevertheless, independent evidence favours a negative-index power law, as seen in many other astrophysical turbulent media.

We use a 3D Monte Carlo radiative transfer code to study the polarimetric and photometric variability from stationary corotating interaction regions (CIR) in the wind of massive stars. Our CIRs are approximated by Archimedean spirals of higher (or lower) density formed in a spherical wind originating from the star and we also made allowance for a bright Gaussian spot at the base of the CIR. Comparing results from our code to previous analytical calculations in the optically thin case, we find differences which we attribute mainly to a better estimation of the total unpolarized flux reaching the observer. In the optically thick case, the differences with the analytical calculations are much larger, as multiple scattering introduces additional complexities including occultation effects. The addition of a Gaussian spot does not alter the shape of the polarization curve significantly but does create a small excess in polarization. On the other hand, the effect can be larger on the light curve and can become dominant over the resulting CIR, depending on the spot parameters and density of the wind.

The structured winds of single massive stars can be classified into two broad groups: stochastic structure and organized structure. While the former is typically identified with clumping, the latter is typically associated with rotational modulations, particularly the paradigm of corotating interaction regions (CIRs). While CIRs have been explored extensively in the ultraviolet band, and moderately in the X-ray and optical, here we evaluate radio variability from CIR structures assuming free-free opacity in a dense wind. Our goal is to conduct a broad parameter study to assess the observational feasibility, and to this end, we adopt a phenomenological model for a CIR that threads an otherwise spherical wind. We find that under reasonable assumptions, it is possible to obtain radio variability at the 10 per cent level. The detailed structure of the folded light curve depends not only on the curvature of the CIR, the density contrast of the CIR relative to the wind, and viewing inclination, but also on wavelength. Comparing light curves at different wavelengths, we find that the amplitude can change, that there can be phase shifts in the waveform, and the entire waveform itself can change. These characterstics could be exploited to detect the presence of CIRs in dense, hot winds.

The polarimetric and photometric variability of Wolf-Rayet (WR) stars as caused by clumps in the winds, is revisited. In the model which is improved from Li et al. 2000, the radial expansion of the thickness is accounted for, but we retain the dependence on the beta velocity law, stellar occultation effects. We again search for parameters that can yield results consistent with observations in regards to the mean polarization, the ratio of polarimetric to photometric variability, and the volume filling factor. Clump generation and spatial distribution are randomized by the Monte Carlo method so as to produce clumps which are, in the mean, distributed uniformly in space and have time intervals with a Gaussian distribution. The generated clumps move radially outward with a velocity law determined by a beta index, and the angular size of the clumps is assumed to keep fixed. By fitting the observational results and the volume filling factor, the clump velocity law index beta and clump ejection rate are inferred, and are found to be well constrained. In addition, the subpeak features on broad emission lines seem to support the clump ejection rate. Meanwhile, the fraction of the total mass loss rate that is contained in the clumps is obtained by fitting the observed polarization. We conclude that this picture for the clump properties produces a valuable diagnostic of WR wind structure.