Étude de l’extension des cœurs convectifs par la sismologie des étoiles sous-géantes

Soutenance de thèse d’Anthony Noll (Salle de Conférence, IRAP Roche)

Résumé de la thèse :

Les cœurs convectifs jouent le rôle de réservoirs d’hydrogène durant la séquence principale d’étoiles de masse supérieures à environ 1,2 masses solaires. Leur taille a par conséquent une importante influence sur l’évolution stellaire et donc sur la détermination des âges des étoiles. Cependant, plusieurs processus physiques, qui restent mal compris par la théorie, peuvent étendre ces cœurs au-delà des limites définies par la théorique classique. Des contraintes observationnelles sont alors nécessaires pour mieux comprendre et modéliser ces mécanismes. 
Dans une première partie, je présenterai comment j’ai, durant ma thèse, utilisé la sismologie des étoiles sous-géantes pour contraindre indirectement l’extension des cœurs convectifs. En effet, ce type d’étoiles est intéressant à deux égards. Proches de la fin de la séquence principale, leur structure est encore dépendante de celle du cœur convectif. De plus, elles montrent dans leur spectre d’oscillation des modes mixtes qui permettent de sonder avec précision la région centrale de l’étoile. Lors de ma thèse, j’ai mis au point une méthode permettant de modéliser les étoiles sous-géantes en utilisant les modes mixtes et modélisé une étoile observée par Kepler (NASA, 2009-2019) à l’aide ce celle-ci. Grâce à des modèles présentant un bon accord avec les observations, il a été possible de contraindre l’extension du cœur convectif de séquence principale. Aussi, j’ai montré les fortes contraintes sur la densité centrale et le profil de composition chimique de l’étoile obtenues grâce aux modes mixtes. Enfin, ce travail a permis de mettre en lumière le rôle de la diffusion microscopique sur la modélisation des étoiles sous-géantes ainsi qu’une forte dégénérescence entre l’abondance initiale en hélium et la masse.

Dans une seconde partie, je présenterai un travail portant sur le lien entre la modélisation du mélange des éléments chimiques dans le cœur convectif et la taille de celui-ci. En effet, beaucoup de codes d’évolution stellaire font l’hypothèse d’un mélange instantané : je montrerai qu’il est nécessaire de prendre en compte le caractère diffusif du mélange dans le cœur pour modéliser son extension de façon cohérente. Je finirai en présentant comment ces différences de tailles de cœur se répercutent sur les observables sismiques durant la séquence principale.

Composition du jury de thèse :

• Marie-Jo Goupil, Observatoire de Paris, Rapporteure
• Marc-Antoine Dupret, Université de Liège, Rapporteur
• Michel Rieutord, IRAP, Examinateur
• Orlagh Creevey, Observatoire de la Côte d’Azur, Examinatrice
• Patrick Eggenberger, Université de Genêve, Examinateur
• Yveline Lebreton, Observatoire de Paris, Examinateur
• François Lignières, IRAP, Examinateur
• Sébastien Deheuvels, IRAP, Directeur de Thèse