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La recherche

Sismologie des planètes aux étoiles

Responsable : Jérôme Ballot - Adjoint : Sébastien Chevrot

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Cet axe de recherche inter-thématique vise à faire émerger des projets de recherche en sismologie qui puissent être stimulants pour les deux communautés, celle des physiciens stellaires et celle des physiciens planétaires. Il regroupe principalement des chercheurs des groupes GPPS et PSE. Ci-dessous figure la présentation de cet axe inter-thématique, réalisée lors des journées de l'IRAP en novembre 2010, faisant le point sur les expertises des deux groupes :

Projet : Héliosismologie locale

L'étude du Soleil à l'aide de l'héliosismologie locale est le premier projet commun à avoir émergé de ce groupe de travail.

L'équipe PSE possède déjà une expertise en héliosismologie globale, c.-à-d. l'étude des modes propres d'oscillation solaire, et plus spécifiquement celle des modes de bas degré. Cette étude est réalisée en observant les fluctuations de luminosité ou de vitesse radiale intégrées sur tout le disque solaire. Ces techniques développées pour le Soleil sont aujourd'hui appliquées à d'autres étoiles. Ces analyses permettent d'apporter des informations sur la structure et la dynamique profonde du Soleil et des étoiles et de contraindre les modèles de structure et d'évolution.

L'héliosismologie locale permet, à partir du champ de vitesse radiale mesuré à la photosphère solaire par la méthode Doppler, d'imager la structure du Soleil sous la surface (structure en densité, en vitesse du son...) et d'en reconstruire la dynamique interne, c.-à-d. les mouvements macroscopiques du plasma solaire. Du fait de sa limitation aux couches les plus superficielles du Soleil, l'information ainsi reconstruite est beaucoup plus localisée, mais aussi plus détaillée.

La bonne compréhension des processus physiques régissant les couches superficielles du Soleil reste un des points clés pour interpréter correctement les données sismiques des étoiles de type solaire. En effet, les couches superficielles de ces étoiles – y compris celles du Soleil – sont mal reproduites par les modèles 1D de structure interne, car la turbulence d'une part et le champ magnétique d'autre part y jouent un rôle important qui n'est pas pris en compte.

L'héliosismologie locale apporte des contraintes observationnelles précieuses pour comprendre le magnétisme solaire (et stellaire), en particulier la problématique de l'émergence de flux magnétique et son lien avec le mécanisme de dynamo dans les étoiles. En effet, l'héliosismologie locale permet par exemple d'observer en profondeur les structures magnétiques transperçant la surface solaire et les écoulements du plasma avec lequel elles interagissent .

Les techniques d'héliosismologie locale sont clairement différentes des méthodes d'analyses globales, mais sont extrêmement proches de techniques de sismologie terrestre développées et utilisées dans l'équipe GPPS. En effet, les sismologues du GPPS développent depuis une dizaine d'années des outils de description théorique de la sensibilité des ondes sismiques aux variations de vitesses sismiques à l'intérieur d'un modèle de Terre unidimensionnel. Diverses méthodes de calcul de la sensibilité des ondes ont été explorées, et les outils sont maintenant parmi les plus performants au monde en terme de temps de calcul.

Membres :

  • Jérôme Ballot (PSE)
  • Marie Calvet (GPPS)
  • Sébastien Chevrot (GPPS)
  • Raphaël Garcia (GPPS)
  • Laurène Jouve (PSE)
  • François Lignières (PSE)
  • Ludovic Margerin (GPPS)
  • Thierry Roudier (PSE)
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