Contexte :
Les étoiles massives vivent en couple…
Plusieurs révolutions se sont produites ces dernières années dans le domaine stellaire. La première est la prise de conscience que la plupart (plus de 75%) des étoiles massives vivent au sein d’un couple stellaire (Sana et al. 2012). Cette binarité a des conséquences majeures sur l'évolution des étoiles, fortement influencée par la présence d’un « compagnon », en particulier via le transfert de masse et de moment cinétique (Chaty 2022). Le destin de ces couples stellaires est déterminé par l’évolution de chaque composante, l’étoile la plus massive s’effondrant en premier lors de l’explosion de supernova, donnant naissance à une étoile à neutron ou à un trou noir (Tauris et al. 2017). C’est ainsi que naît un couple stellaire accrétant, formé d’un astre compact en orbite autour de son compagnon, parmi les astres les plus fascinants de l’Univers. L’étoile compagnon, massive, se caractérise par une éjection de vent plus ou moins conséquente en fonction de sa composition, et l'astre compact, baignant dans ce vent, attire une partie de cette matière, qui, accrétée, s'accumule à la surface, chauffée à des températures de plusieurs millions de degrés, émettant principalement dans le domaine des rayons X. Ces astres donnent régulièrement lieu à des variations extrêmes de luminosité, de plusieurs ordres de grandeur sur l’ensemble du spectre électromagnétique, sur des échelles de temps allant de la seconde au mois.
… jusqu’à fusionner…
La deuxième révolution est la détection, par les interféromètres de la collaboration LIGO/Virgo, d’ondes gravitationnelles provenant de la fusion de deux trous noirs (première détection en 09/2015) puis de deux étoiles à neutron (08/2017). Cette fusion intervient à la fin de l’évolution de couples stellaires, en fonction de leur masse, de leur séparation orbitale, ainsi que de plusieurs autres paramètres. La fusion d’étoiles à neutron s’accompagne d’une émission d’ondes électromagnétiques, nommée kilonova, des observations spectroscopiques ayant détecté pour la première fois, la création d’atomes lourds lors de cet événement, via le « processus rapide » de nucléosynthèse (r-process).
… avec un impact sur leur environnement !
Il est aujourd’hui établi que l’effondrement d’étoiles massives en supernova joue un rôle clé dans l'enrichissement du milieu interstellaire -des atomes lourds aux molécules complexes-, ainsi que dans le déclenchement de la formation de nouvelles étoiles. Par contre, l’impact du vent de ces étoiles massives sur leur environnement, tout au long de leur vie, est longtemps resté négligé. Or, cette matière éjectée se disperse dans le milieu environnant, jusqu’à entrer en collision avec un milieu interstellaire dense, potentiellement à l’origine du déclenchement de nouvelles formations d’étoiles, comme suggéré par des observations du satellite Herschel (Chaty et al. 2012, Servillat et al. 2014). Les observations récentes de r-process concomitant à la détection d’une kilonova prouvent que la fusion de deux étoiles à neutron est un élément important (voire majoritaire) de nucléosynthèse dans la Galaxie.
 
Cette thèse, couvrant divers domaines de l’astrophysique, propose d'étudier la formation et l’évolution de ces formidables couples d’étoiles massives, dont le rôle est primordial au sein du cycle de la matière, ainsi que leur impact sur leur environnement, en se basant sur des observations multi-longueur d’onde provenant de divers observatoires au sol et dans l’espace, dont des données propriétaires (observatoire ESO) et publiques (satellite Gaia).