CE31 - Physique Subatomique, Sciences de l'Univers, Structure et Histoire de la Terre

Mieux comprendre l'évolution du moment cinétique dans les géantes rouges – BEAMING

Résumé de soumission

Ce projet s’attaque au problème du transport de moment cinétique (MC) dans les intérieurs stellaires, qui constitue l’un des principaux défis de la physique stellaire moderne. Note mauvaise compréhension de la redistribution de MC dans les étoiles est un obstacle à la modélisation de la formation et de l’évolution stellaires. La sismologie des géantes rouges a récemment montré qu’elle pouvait contribuer de façon spectaculaire à progresser sur cette question. La détection dans les spectres d’oscillation des géantes rouges de modes dits mixtes, qui sondent à la fois le cœur et l’enveloppe, ont permis de mesurer par la sismologie la rotation interne de ces étoiles. Cela a apporté la preuve flagrante qu’un mécanisme de transport de MC efficace a lieu dans les sous-géantes et les géantes rouges, dont l’origine est inconnue. Dans ce projet, nous testerons en détail l’hypothèse d’une origine magnétique de ce transport de MC, qui est un des principaux scénarios avancés. Pour ce faire, nous utiliserons de façon complémentaire l’astérosismologie, la spectropolarimétrie et des simulations MHD multidimensionnelles de pointe.

Nous exploiterons les données sismiques d’une qualité sans précédent du satellite Kepler pour estimer précisément à quels moments de l’évolution et sur quelles échelles de temps la redistribution de MC se produit. Nous étudierons séparément le cas des étoiles de faibles masses et celui des étoiles de masses intermédiaires, car leurs évolutions post-séquence-principale diffèrent qualitativement. Par l’amélioration des méthodes d’inversion sismique, nous obtiendrons des contraintes aussi localisées que possible sur la forme des profils de rotation qui résultent du transport de MC. Ces observations apporteront des informations cruciales pour discriminer entre les différents mécanismes de transport potentiels.

Pour tester plus particulièrement l’hypothèse d’un transport de MC d’origine magnétique, nous mesurerons par la sismologie les profils de rotation de géantes rouges Kepler pour lesquelles un champ magnétique interne aura pu être détecté et caractérisé (amplitude et topologie). Par des observations spectropolarimétriques, nous identifierons parmi les cibles de Kepler des descendantes d’étoiles Ap, qui possèdent un fort champ magnétique interne durant la séquence principale. Nous rechercherons également la signature sismique de champs magnétiques internes dans les géantes rouges de Kepler en mesurant le splitting magnétique des modes d’oscillation.

Par des simulations numériques, nous étudierons l’interaction entre la rotation différentielle et le champ magnétique dans les géantes rouges. On s’intéressera d’abord à la rotation différentielle produite par la contraction du cœur et l’expansion de l’enveloppe. En introduisant le champ magnétique, nous déterminerons ensuite les conditions dans lesquelles différents types d’instabilités MHD peuvent se produire dans l’intérieur radiatif des géantes rouges et nous estimerons précisément leur efficacité à transporter du MC. Cela nous permettra de proposer des prescriptions reposant sur des bases physiques solides pour le transport de MC magnétique, qui seront incorporées dans une nouvelle génération de modèles d’évolution stellaire 1D. Nous réaliserons des comparaisons directes entre les prédictions de ces nouveaux modèles et les profils de rotation des géantes mesurés sismiquement. Les géantes Kepler pour lesquelles nous aurons pu mesurer l’intensité et la topologie du champ magnétique interne apporteront les tests les plus critiques de l’origine magnétique du transport de MC dans les géantes rouges.

Coordinateur du projet

Monsieur Sébastien Deheuvels (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

IRAP Institut de recherche en astrophysique et planétologie

Aide de l'ANR 320 727 euros
Début et durée du projet scientifique : mars 2019 - 48 Mois

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