Astrophysique, Astronomie, Étoiles, Binaires X, Évolution stellaire, Simulations, Ondes Gravitationnelles

Les ondes gravitationnelles détectées par la collaboration LIGO/Virgo sont issues de la coalescence de binaires d'objets compacts d'origine stellaire. L'étude de l'évolution de binaires d'étoiles devrait donc permettre de mieux comprendre ce nouveau moyen d'observer l'Univers. Au cours de leur évolution, les objets au sein d'une binaire peuvent interagir, notamment lorsqu'un objet compact orbite autour d'une étoile, permettant une phase d'accrétion caractérisée par la présence d'une émission dans les rayons X. Cette phase de binaire accrétante, ou binaire X, est le meilleur moyen d'observer ces candidats potentiels à l'origine des ondes gravitationnelles, et peut précéder une phase cruciale pour l'évolution du système : la phase d'enveloppe commune, où l'objet compact se retrouve enveloppé par l'étoile compagnon. Qui plus est, au cours de cette phase, la perte de matière du système peut fortement impacter son environnement, interrogeant sur l'impact des nombreuses binaires X pour l'écosystème galactique. Les connaissances préexistantes sur l'évolution de binaires stellaires ont permis de créer des codes d'évolution stellaire fiables permettant de simuler celle-ci, et il serait donc opportun d'étudier la possibilité d'inverser le système, pour pouvoir en quelque sorte remonter à l'origine des distributions de masses d'objets compacts inférés par LIGO/Virgo lors de la détection d'un signal gravitationnel. Ce manuscrit de thèse se propose donc de développer ces trois axes majeurs de recherche. La première partie, à visée introductive, décrit succinctement l'évolution de binaires stellaires, de leur formation à la coalescence des objets compacts qu'elles peuvent engendrer, et l'importance de l'astronomie multimessager pour les étudier. La deuxième partie de cette thèse s'intéresse à l'identification de binaires, principalement les binaires X, de leur repérage dans les rayons X à leur identification et leur description physique grâce à des observations optiques, en prenant le cas de la source X IGR J01572-7259. Dans un troisième temps, une partie dédiée à l'impact des binaires X sur leur environnement décrit comment, par le processus de jets de matière ou de vents stellaires, les binaires stellaires peuvent participer à l'évolution de leur environnement proche, en prenant l'exemple de la supergéante GX 301-2. Enfin, une dernière partie vise à introduire un algorithme capable d'inférer des paramètres de binaires stellaires initiaux tels que la masse des étoiles et leur métallicité, étant donnée la détection d(une onde gravitationnelle. Cet algorithme s'appuie sur un ensemble de simulations de binaires et un apprentissage statistique appliqué à celui-ci. Le manuscrit conclut en mettant en avant les perspectives que ces travaux peuvent ouvrir dans le domaine de l'astrophysique multimessager, aussi bien du point de vue observationnel que numérique.