Analyse approfondie de la composition chimique de l’étoile naine blanche WD 1145+017 et de son disque circumstellaire

Abstract

This thesis presents a thorough analysis of the chemical composition of polluted white dwarf WD 1145+017 and its circumstellar environment. The presence of metals in the atmospheres of white dwarfs allows for the identification of the bulk chemical composition of planetary systems. Several actively disintegrating planetesimal fragments orbit this stellar remnant, causing exceptional transits and circumstellar absorption profiles. To better quantify the photospheric abundances, we improved a model capable of reproducing the profiles of WD 1145+017 and integrated it into our abundance determination. These calculations were performed over dozens of epochs of high-resolution spectroscopic data in the visible and ultraviolet spectral regions. This study yields interesting results for the WD 1145+017 system and the field polluted white dwarfs. We detected 16 elements in the photosphere of this white dwarf, tying GD 362 as the most polluted white dwarfs in terms of number of elements in the photosphere. In the disk, we observed a significant degeneracy between density, temperature, and chemical composition, implying that our model is not precise enough yet to draw constrain the disk's properties. Finally, the most significant result of this work is that we quantified the effects of the interstellar medium and the disk on abundance calculations. Indeed, excluding these contributions can lead to abundances that are 10 times higher than reality. Consequently, the abundances of other highly polluted white dwarfs may need revisions in the future. Ce mémoire présente une analyse approfondie de la composition chimique de l’étoile naine blanche WD 1145+017 et de son environnement circumstellaire. La présence de métaux dans l’atmosphère de ces étoiles permet d’identifier la composition chimique des systèmes planétaires. Plusieurs fragments d’astéroïde en désintégration active orbitent ce cadavre stellaire et les profils d’absorption circumstellaires qu’ils produisent, gênent le calcul de la composition chimique de l’étoile. Afin de mieux la quantifier, nous avons amélioré un modèle reproduisant les profils circumstellaires spectraux de WD 1145+017 pour ensuite les soustraire au spectre atmosphérique. À cette fin, nous avons analysé des dizaines d’époques de données spectroscopiques à haute résolution dans les régions spectrales visible et ultraviolette. Cette étude a produit plusieurs résultats intéressants pour ce système, mais aussi pour le domaine des naines blanches polluées. Nous avons détecté 16 éléments dans la photosphère de cette naine blanche, égalisant GD 362 comme naine blanche la plus polluée en nombre d’éléments détectés. Au niveau du disque, nous avons relevé une dégénérescence dans les paramètres de densité, température et composition chimique. Celle-ci implique que nos modèles sont trop imprécis pour conclure sur les propriétés du disque. Finalement, nous avons quantifié les effets du milieu interstellaire et du disque sur les calculs d’abondances. En effet, exclure ces contributions peut conduire à des abondances 10 fois plus élevées qu’en réalité. Conséquemment, une révision des abondances d’autres naines blanches polluées pourrait s’avérer nécessaire.