Spectropolarimetric study of cool evolved stars

Dans cette thèse, j'analyse des observations spectropolarimétriques d'étoiles froides évoluées dans tous les paramètres de Stokes (I, Q, U et V). L'étude des spectres polarisés circulairement de trois étoiles supergéantes rouges (RSG) m'a permis de détecter un faible champ magnétique (de l'ordre de 1 Gauss) à leur surface ainsi que de mettre en évidence l'influence de la forte polarisation linéaire de ces étoiles sur la mesure du champ magnétique.Cette forte polarisation linéaire est d'origine non magnétique et est reliée à la polarisation du continu dont l'observabilité résulte de la présence de structures brisants la symétrie cylindrique du disque stellaire. Après une analyse en profondeur de la polarisation du continu des étoiles RSG, j'utilise un modèle analytique spectropolarimétrique permettant de remonter à la position sur le disque de ces structures, en bon accord avec des observations interférométriques.Les étoiles variables pulsantes montrent elles aussi des signaux polarisés linéairement intenses dont l'origine est la polarisation intrinsèque (où de résonance) associée à certaines raies spectrales. Pour ces étoiles, les gradients de vitesses, introduits par les ondes de chocs se propageant dans leur atmosphère, amplifient la polarisation intrinsèque des raies, un mécanisme d'éclaircissement Doppler, bien connu dans le cas du Soleil, qui offre de nouvelles perspectives dans l'étude de ces objets.In this thesis work, full Stokes (I, Q, U et V) spectropolarimetric observations of cool evolved stars have been analysed.I have measured a weak magnetic field at the surface of three well known red supergiant stars. Furthermore, I have shown that the strong level of linear polarisation, measured for these stars, can lead to some ambiguity in the measurement of magnetic fields. This strong, unmagnetic, linear polarisation originate from depolarisation of the continuum which, in turn, is only detectable because of symmetry-breaking effects on the stellar disk. I study in some details the continuum polarisation of RSG stars and I present a way of mapping symmetry-breaking strucutres through the mean of a spectropolarimetric model. Good agreement with interferometric observations is reached. From their side, pulsating variable stars also show strong linearly polarised features in their spectra. These features are indeed due to resonant scattering polarisation associated to metallic lines, a phenomenon reminiscent of the second solar spectrum. For these stars, the velocity gradients, pertaining to the shock waves propagating through their atmosphere, enhance the intrinsic polarisation of the lines. This Doppler brightening effect, well known in the solar case, offer a new innovative method for the analysis of these stars