Etude sismique des étoiles géantes rouges
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Etude sismique des étoiles géantes rouges. Promoteur: Marc-Antoine Dupret, chargé de cours Service: Astrophysique Stellaire Théorique et Astérosismologie (ASTA) Email: [email protected] Tél.: 04 366 97 32. Les étoiles géantes rouges … Oscillations des géantes rouges.

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Etude sismique des étoiles géantes rouges

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Presentation Transcript


Etude sismique des toiles g antes rouges

Etude sismique des étoiles géantes rouges

Promoteur: Marc-Antoine Dupret, chargé de cours

Service: Astrophysique Stellaire Théorique et

Astérosismologie (ASTA)

Email:[email protected]

Tél.: 04 366 97 32

Les étoiles géantes rouges …

Oscillations des géantes rouges

Découverte très récente :

Pulsations radiales

grandes amplitudes : Mira, …

Oscillations acoustiques de type solaire

Modes d’oscillations radiales et non-radiales

Observés par le satellite CoRoT, …


Etude sismique des toiles g antes rouges

Etude sismique des étoiles géantes rouges

Promoteur: Marc-Antoine Dupret, chargé de cours , ASTA

Découverte très récente :

Oscillations acoustiques de type solaire

  • Nombre élevé de modes

  • Structure régulière

Modes d’oscillations radiales et non-radiales

Observés par le satellite CoRoT, …

Etude sismique

de ces étoiles possible !

Les fréquences d’oscillations sont en lien étroit avec la structure interne des étoiles

Possibilité de sonder leur structure interne

en confrontant théorie et observations


Etude sismique des toiles g antes rouges

Etude sismique des étoiles géantes rouges

Promoteur: Marc-Antoine Dupret, chargé de cours , ASTA

Le travail de mémoire …

Simplification du problème pour mieux comprendre le lien fréquences – structure interne …

Prédictions théoriques (Dupret et al. 2009, …) : les modes observables se réfléchissent

sur la shell de combustion de l’hydrogène explique la régularité des fréquences

On se limite à l’enveloppe convective au-dessus

Elle peut être approximée par un polytrope n=3/2

  • Calcul de modèles d’enveloppe polytropique

  • (Différentes masses et rayons, à la base et au sommet)

  • 2) Calcul des fréquences d’oscillation radiales et non-radiales de cette enveloppe


Etude sismique des toiles g antes rouges

Etude sismique des étoiles géantes rouges

Promoteur: Marc-Antoine Dupret, chargé de cours , ASTA

Le travail de mémoire …

1ère phase

  • Calcul de modèles d’enveloppe polytropique

  • (Différentes masses et rayons, à la base et au sommet)

  • 2) Calcul des fréquences d’oscillation radiales et non-radiales de cette enveloppe

  • 3) Mise en évidence du lien

  • paramètres (R, M, Rc, Mc) – fréquences d’oscillation

  • Utilisation des formules analytiques issues de la théorie asymptotique (approximation JWKB) pour interpréter les résultats


Etude sismique des toiles g antes rouges

Etude sismique des étoiles géantes rouges

Promoteur: Marc-Antoine Dupret, chargé de cours , ASTA

Le travail de mémoire …

2ème phase

Validation des approximations utilisées …

Modèles réalistes de géantes rouges

Calcul complet des fréquences d’oscillations

Vérification que les grandes tendances sont vérifiées

Note : Les outils numériques nécessaires au calcul

des modèles stellaires et leurs fréquences sont déjà opérationels


Etude sismique des toiles g antes rouges

Etude sismique d’étoiles variables de type B

Promoteur: Anne Thoul, chercheur qualifiée FNRS

Service: Astrophysique Stellaire Théorique

et Astérosismologie (ASTA)

Email:[email protected]

Tél.: 04 366 97 28

Les étoiles B de séquence principale …

Oscillations des étoiles bleues

Etoiles beta Cephei

Modes de pression

et modes mixtes :

Masse ~ 10-15 M0

P ~ Quelques heures

Slowly Pulsating B (SPB)

Modes de gravité

(poussée d’Archimède)

Masse ~ 4 – 10 M0

P ~ jour


Etude sismique des toiles g antes rouges

Etude sismique d’étoiles variables de type B

Promoteur: Anne Thoul , ASTA

Beta Cephei

Plusieurs modes d’oscillation, modes mixtes chacun sonde une région

différente de l’étoile

Les fréquences d’oscillations sont en lien étroit

avec la structure interne des étoiles:

extension du cœur convectif, processus de transport, rotation interne, …

Possibilité de sonder ces processus physiques

en confrontant théorie et observations

Nombreuses observations existantes depuis le sol et l’espace


Etude sismique des toiles g antes rouges

Etude sismique d’étoiles variables de type B

Promoteur: Anne Thoul , ASTA

Beta Cephei

Difficulté pour identifier les modes

Incertitudes sur Teff , log g, métallicité

Mais …

Plusieurs solutions possibles …

Le travail de mémoire …

Possibilité 1 :

Etude théorique de type « Hare and hound exercice »

Possibilité 2 :

Etude sismique d’étoiles beta Cephei réelles observées

depuis le sol et/ou avec le satellite CoRoT.


Etude sismique des toiles g antes rouges

Etude sismique d’étoiles variables de type B

Promoteur: Anne Thoul , ASTA

Possibilité 1 :

Etude théorique de type « Hare and hound exercice »

Question: Quelles informations doivent être connues pour pouvoir

contraindre de façon pertinente le modèle de structure interne ?

1) On part d’un modèle donné et on calcule ses fréquences

2) On « oublie » le modèle et ne garde que les fréquences et contraintes

non sismiques (Teff , log g, … ) avec leurs erreurs

3) On repère tous les modèles stellaires rendant le mieux compte des

observations au sens des moindre carré

4) On tire les conclusions

(Utilisation d’une grille de modèles déjà calculée par le groupe)


Etude sismique des toiles g antes rouges

Etude sismique d’étoiles variables de type B

Promoteur: Anne Thoul , ASTA

Possibilité 2 :

Etude sismique d’étoiles beta Cephei réelles observées

depuis le sol et/ou avec le satellite CoRoT.

  • Etoiles beta Cephei individuelles avec grand nombre

  • de fréquences observées (CoRoT, campagnes multi-site).

  • beta Cephei observées dans un amas ouvert, …

Etude sismique : Recherche des modèles de structure interne

rendant le mieux compte des observations

Outils utilisés : - Code Liégeois d’Evolution Stellaire (CLES)

et grille de modèles pré-calculés

- Codes d’oscillation adiabatique et non-adiabatique


Etude sismique des toiles g antes rouges

Caractéristiques physiques et évolutives

des étoiles hôtes de planètes

Promoteurs: Arlette Noels et Michael Gillon

Service: ASTA et ATI

Email:[email protected], [email protected]

Tél.: 04 366 97 37 et 04 366 97 43

Un grand nombre d’exoplanètes ont été détectées

Photométrie :

Transits planétaires (CoRoT, …)

Spectroscopie :

Vitesse radiale (HARPS, …)

Question : Lien étoile hôte – planètes ?

Même composition chimique initiale

Même âge

Formées à partir du même nuage


Etude sismique des toiles g antes rouges

Caractéristiques physiques et évolutives

des étoiles hôtes de planètes

Promoteurs: Arlette Noels (ASTA) et Michael Gillon (ATI)

Question : Lien étoile hôte – planètes ?

Même composition chimique initiale

Même âge

Formées à partir du même nuage

Mieux connaître l’étoile hôte ouvre la voie à une meilleure compréhension du

processus de formation des planètes et leur évolution.

On souhaite connaître : - L’âge de l’étoile

- Son rayonrayon (et masse) de la planète !!

- Sa masse

- Sa composition chimique

- …


Etude sismique des toiles g antes rouges

Caractéristiques physiques et évolutives

des étoiles hôtes de planètes

Promoteurs: Arlette Noels (ASTA) et Michael Gillon (ATI)

On souhaite connaître :

- L’âge de l’étoile

- Son rayon rayon (et masse) de la planète !!

- Sa masse

- Sa composition chimique

- …

Les observations nous donnent :

- La température effective, gravité, composition chimique de l’étoile

- Sa densité moyenne donné par la courbe du transit !

- (fréquences d’oscillation)

- …


Etude sismique des toiles g antes rouges

Caractéristiques physiques et évolutives

des étoiles hôtes de planètes

Le travail de mémoire …

  • Etat des lieux :

  • Pour chaque système planétaire : que sait-on sur l’étoile hôte ?

  • température effective, gravité, composition chimique, densité moyenne,

  • fréquences d’oscillation, …

    • 2) Sur base de ces données :

  • Détermination théorique des autres caractéristiques de l’étoile hôte :

  • Âge, rayon, masse, …

  • Ainsi que l’erreur associée à la détermination de ces paramètres !

  • Analyse critique des erreurs associées à ces données !

    (excentricité négligée …)


    Etude sismique des toiles g antes rouges

    Caractéristiques physiques et évolutives

    des étoiles hôtes de planètes

    Le travail de mémoire …

    2) Détermination théorique des autres caractéristiques de l’étoile hôte :

    Âge, rayon, masse, …

    Ainsi que l’erreur associée à la détermination de ces paramètres !

    Méthode de travail :

    Utilisation d’une grille de modèles stellaires calculée avec le code Liégeois

    d’évolution stellaire CLES

    Identification des modèles rendant le mieux compte des observations

    Analyse du chi2 autour des minimums Erreurs sur les paramètres

    théoriques, corrélations, …


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