DS10 - Défi des autres savoirs

Inversion astérosismique de la stratification en carbone / oxygène des noyaux d'étoiles de faible masse évoluées – INSIDE

Résumé de soumission

Dans ce projet, nous proposons de déterminer, de façon indépendante de l'évolution stellaire et de ses nombreuses incertitudes, la stratification radiale en carbone/oxygène dans le coeur des étoiles évoluées de faible masse. Cela concerne à la fois les étoiles de la branche horizontale brûlant de l'hélium dans leur coeur et les étoiles naines blanches. La stratification en carbone/oxygène dans le coeur de ces étoiles résulte de plusieurs mécanismes physiques à l'oeuvre pendant les phases ultimes de l'évolution stellaire. Nous pensons que cette stratification est modelée, au cours du temps, par le flash de l'hélium, par la convection, l'overshooting et la semi-convection dans la phase de brûlage de l'hélium, par l'évolution du brûlage en couche dans les phases AGB et post-AGB, et par le taux très incertain d'une réaction nucléaire en particulier : la réaction 12C(alpha,gamma)16O. Tous ces processus sont notoirement connus pour engendrer de nombreuses incertitudes et ils ne sont pas modélisés de façon fiable par les codes d'évolution stellaire actuels. Particulièrement révélateur, tous les codes actuellement sur le marché pour modéliser les phases ultimes prédisent des stratifications en C/O dans le coeur des naines blanches qui diffèrent de manière substantielle, et il n'existe a ce jour aucun moyen d'affirmer qu'un code fournit des profils plus réalistes que les autres (de fait, probablement aucun code ne prédit la véritable stratification dans ces étoiles). Cette fâcheuse situation limite sérieusement notre capacité à progresser dans la connaissance des phases ultimes de l'évolution stellaire, avec des conséquences néfastes pour d'autres domaines de l'astrophysique. Pour ce projet, nos "laboratoires" privilégiés seront les étoiles sous naines de type B (sdB), brûlant de l'hélium dans leur coeur et représentant une phase intermédiaire de l'évolution stellaire (la branche horizontale), et les étoiles naines blanches qui constituent le stade ultime pour la grande majorité des étoiles dans l'Univers. Les sdB et les naines blanches sont connues pour développer des oscillations non radiales incluant des modes g pouvant sonder très profondément l'étoile et permettant en particulier d'accéder a leur coeur par la technique de l'astérosismologie. Déduire de ces oscillations stellaires la distribution interne en C/O apportera de très fortes contraintes sur les processus clefs de physique stellaire qui façonnent cette stratification au cours de l'évolution. Cette information est également très importante pour dater les vieilles structures de la Galaxie en utilisant les naines blanches (la "white dwarf cosmochronology"), une méthode qui devrait connaitre prochainement un fort regain d'intérêt lorsque les données de la mission GAIA seront disponibles. Ce projet représente donc un défi important avec de fortes retombées attendues en physique stellaire et dans d'autres domaines de l'astrophysique.

Coordinateur du projet

Monsieur Stephane Charpinet (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LUPM Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
UdeM Département de Physique / Université de Montréal
IA Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço
LAM Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
ULg Institut d'Astrophysique et de Géophysique
IRAP Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie

Aide de l'ANR 330 602 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2018 - 48 Mois

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