Astérosismologie et modèles stellaires de nouvelle génération

pmodes

Représentation en 3 dimensions des vibrations stellaires dans une étoile de la branche horizontale extrême et leur décomposition en modes propres d’oscillation. Les ondes représentées ici sont des modes acoustiques (modes p) qui se propagent dans l’enveloppe de l’étoile (animation produite avec le code glpulse3d)

Sur le même principe que la sismologie terrestre, l’astérosismologie cherche à sonder la structure interne des étoiles grâce aux ondes qui s’y propagent. L’analyse des petites variations de la lumière émise par les étoiles permet de mesurer des fréquences d’oscillation, qui contiennent chacune une information sur les propriétés internes à l’étoile.

C’est ainsi que ces trente dernières années l’heliosismologie a littéralement révolutionné notre connaissance de l’intérieur du Soleil. L’idée de généraliser cette technique aux autres étoiles a débouché sur le lancement de plusieurs missions spatiales ( MOST, COROT, KEPLER).

Exemples de développements actuels et futurs:

Les modèles de structure interne sont un pilier fondamental de la physique stellaire et l’équipe dispose d’outils numériques permettant de couvrir l’ensemble du diagramme de Hertzprung-Russel, un atout crucial pour toutes les activités connexes. Plus spécifiquement, le groupe s’investit fortement dans le développement de modèles de nouvelle génération. Citons notamment le projet de code public ESTER (Evolution Stellaire en Rotation Rapide), capable de calculer en 2D la structure d’une étoile de type précoce sur la séquence principale en cohérence avec les processus hydrodynamiques (mouvements de circulation induits par la rotation) et le code 1D TGEC (Toulouse Geneva Evolutionary Code), spécialisé dans l’exploration des processus de mélange non standards dans les étoiles permettant de mieux comprendre les abondances d’éléments chimiques observés à leur surface.

Parallèlement, l’équipe démontre une forte activité autour de l’astérosismologie couvrant tous les stades de l’évolution stellaire, depuis les étoiles de pré-séquence principale jusqu’aux naines blanches. Par exemple, le développement du code 2D TOP a permis de tenir compte des effets de la rotation rapide des étoiles massives et de masse intermédiaire sur leurs modes d’oscillation et, après plusieurs d’années de développement, de faire des prédictions sur des quantités observables dans le spectre de ces étoiles.

Parmi les nombreux résultats obtenus par l’équipe grâce à l’étude sismique de différents types d’étoiles, notons que des contraintes ont été apportées sur la rotation interne d’étoiles de type sous-géantes et géantes rouges ainsi que sur des étoiles plus évoluées (pré-naines blanches). Ces résultats posent aujourd’hui d’importantes questions générales sur la compréhension des mécanismes à l’origine du transport de moment cinétique (et donc de la rotation) dans les étoiles.

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