Étude à haute résolution spatiale de la bulle Wolf-Rayet NGC 2359 avec des données SITELLE et GMOS

Abstract

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.