Galactic archaeology : tracing the primitive phases of the Milky Way disc with Pristine stars

La synergie actuelle des relevés à grande échelle place l'archéologie Galactique comme un lien essentiel entre cosmologie proche et lointaine, offrant un laboratoire unique pour étudier la formation et l'évolution des galaxies. L'étude des fossiles des populations stellaires de la Voie Lactée apporte des contraintes fortes sur leur histoire de formation. Les étoiles pauvres en métaux (metal-poor, MP) sont les traceurs clés de la Voie Lactée ancienne, car leur composition chimique presque pure reflète les propriétés de l'Univers primitif. Parmi les grandes structures de notre galaxie, le disque est celle qui contient la majorité des étoiles ; bien que largement étudiée, sa formation demeure encore difficile à interpréter. Cette thèse explore la queue de distribution MP du disque Galactique via le relevé astrométrique Gaia, combiné au relevé photométrique Pristine, avec trois objectifs :1) établir l'existence d'étoiles MP à haute vitesse orbitale confinées dans le plan Galactique, 2) contraindre leurs propriétés orbitales et chimiques, pour 3) comprendre leur origine et leur lien avec les populations classiques (disque mince, disque épais, halo). Dans la première partie de cette thèse, nous avons construit un échantillon de 3 millions d'étoiles géantes, dont 36 000 avec Fe/H -0.8). Ce nouvel échantillon VMP nous a permis d'étudier les propriétés orbitales de la population disc-like au regard de la littérature, par l'utilisation de modélisations des populations classiques de la Voie Lactée. En dessous de -1.7 dex, la majorité de l'échantillon suit une configuration de halo classique. Cependant, en isolant le sous-échantillon VMP prograde-planaire (10% de la population VMP), nous retrouvons les traces d'une composante planaire et hautement prograde jusqu'à -2.9 dex, que nous attribuons à une combinaison de contributions du disque épais et du halo, similaire au metal-weak thick disc. Dans la seconde partie, nous avons mené une analyse spectroscopique à haute résolution de candidates MP disc-like, avec SOPHIE@OHP, ESPaDOnS@CFHT, et UVES@VLT. L'échantillon final de 90 étoiles reflète les différentes origines proposées pour le disque ancien. En particulier, les étoiles VMP prograde-planaires (< -2.5 dex) et les candidates du disque primitif (< -0.88 dex) permettent de contraindre la fonction de sélection nécessaire pour retrouver les étoiles véritablement MP. Ce faisant, nous avons revisité nos résultats précédents en quantifiant la contamination résiduelle dans notre catalogue PGS. L'obtention de deux échantillons de référence nous a fourni une comparaison directe avec la queue de distribution MP attendue pour le disque mince et le disque épais. Après avoir analysé les tendances des abondances chimiques des éléments α, impairs, à capture de neutrons, et du pic du fer, nous pouvons tracer le disque mince jusqu'à ∼ -1 dex. En dessous de cette valeur, notre échantillon présente des signatures chimiques et orbitales distinctes, probablement associées à une population accrétée, comme le révèle le diagramme Mg/Mn-Al/Fe. Ces résultats indiquent une origine in situ pour le disque primitif, tandis que les étoiles planaires anciennes semblent issues d'une histoire d'accrétion, en accord avec les scénarios les plus récents.