Magnétisme solaire et stellaire

tausco

Le champ magnétique complexe de Tau Scorpii. Crédit: MM Jardine & JF Donati

Le champ magnétique joue un rôle fondamental et jusqu’à présent mal connu sur les processus de transport interne aux étoiles et sur l’interaction des étoiles avec leur environnement (vents, disques, planètes). Ces dernières années, la nouvelle génération de spectropolarimètre échelle haute résolution ( NARVAL au Telescope Bernard Lyot -TBL- et ESPaDOnS au Canada-France-Hawaï Telescope -CFHT-) a considérablement amélioré notre capacité à détecter et cartographier les champs magnétiques à la surface des étoiles.

Notre étoile, le Soleil, est unique pour la qualité de ces observations (à la fois en résolution spatiale et temporelle). Les études observationnelle et théorique des intéractions entre les processus physiques à l’oeuvre dans le Soleil nous font progresser sur la compréhension de la physique solaire bien sur mais aussi de la physique stellaire en général.

Exemples de développements actuels et futurs:

L’activité de l’équipe PS2E s’articule autour de 3 thématiques principales: le magnétisme et les processus de magnéto-accrétion des étoiles jeunes, le magnétisme du Soleil et des étoiles froides et le magnétisme des étoiles chaudes.

Le champ magnétique joue un role fondamental sur la formation d’une étoile et de son cortège de planètes, alors que cette étoile est encore entourée d’un disque dont elle continue à accréter la matière. En particulier, le champ magnétique est capable de canaliser la matière du disque qui tombe sur l’étoile, matière qui se présente alors sous forme de colonnes de plasma magnétiquement confinées. Le couplage magnétique entre le disque et l’étoile produira alors un freinage efficace de la rotation de la protoétoile. Le champ magnétique peut également influencer la fragmentation du disque et ainsi son efficacité à former des planètes.

Pour les étoiles froides, les mouvements de convection thermique présents sous la surface sont avec la rotation de l’étoile les deux ingrédients essentiels du processus permettant la génération du champ magnétique: la dynamo. Des grands programmes d’observations sur NARVAL et ESPaDOnS consacrés aux étoiles FGK, aux étoiles M et aux étoiles de la branche des géantes permettent aujourd’hui l’étude de ces dynamos, dites de type-solaire, dans des conditions très variées de convection et de rotation.

cas_mathieu_max2

Lignes de champ magnétique entrainées par la rotation différentielle (équateur plus rapide que les pôles) dans une simulation numérique d’étoile de masse intermédiaire. Crédit: L. Jouve

Enfin, les étoiles chaudes, c’est-à-dire les étoiles massives et de masse intermédiaire non évoluées, n’ont pas d’enveloppe convective et leur magnétisme ne ressemble pas à celui des étoiles de type solaire. Un champ est observé dans environ 5% des étoiles de masse intermédiaire, mais son origine et son influence sur l’évolution des étoiles chaudes sont des énigmes tenaces de la physique stellaire.

L’équipe PS2E travaille sur ces différentes thématiques à la fois du point de vue observationnel et théorique, via l’analyse des données spectropolarimétriques et des simulations numériques multidimensionnelles. Notons en particulier que l’arrivée du spectropolarimètre infrarouge SPIRou au CFHT en 2018 va nous apporter des informations précieuses pour l’étude du magnétisme des étoiles froides et protoétoiles. La modélisation et les simulations nous permettent de comprendre comment les différents processus physiques à l’oeuvre au sein d’une étoile s’organisent pour créer le champ magnétique observé à leur surface. L’expertise de PS2E en matière de modélisation et simulations numériques est aujourd’hui en plein essor, plusieurs codes 2D et 3D sont en effet développés et utilisés dans l’équipe et le seront encore dans les années à venir grâce également au renouveau du centre de calcul régional CALMIP.

Rechercher

Direction

9, avenue du Colonel Roche
BP 44346
31028 Toulouse Cedex 4

Tel : 0561556666

Fax : 0561558692

Secrétariat Général

14, avenue Edouard Belin
31400 Toulouse

Tel : 0561332823

Fax : 0561332840

Tarbes

57, Avenue d’Azereix
BP 826
65008 Tarbes Cedex

Tel : 0562566000

Fax : 0562346763