CE31 - Physique subatomique et astrophysique

Etude des Etoiles Massives en Interferometrie – MASSIF

Résumé de soumission

Au cours de leur existence, les étoiles massives sont soumises à une forte perte de masse, une rotation rapide et sont souvent membre d'un système binaire. Ces conditions soulèvent de nombreux problèmes lorsqu'on tente de comprendre leur évolution ou leurs caractéristiques observationnelles. Le but de notre projet est d'améliorer nos connaissances de ces objets en couplant des simulations bidimensionnelles d'intérieurs stellaires incluant la rotation, les pulsations et la perte de masse, avec des modèles de transfert radiatif de leur atmosphère et de leur environnement, et de comparer les résultats de ces simulations avec des observations à haute résolution spectrale et angulaire. Cette combinaison unique de modélisation fondamentale, de transfert radiatif et de confrontation avec des observations nous permettra d'améliorer les modèles d'étoiles massives et notre compréhension de leur physique.

Notre projet s'appuie sur les succès du code ESTER (Toulouse) qui modélise en deux dimensions l’intérieur des étoiles de type précoce en rotation rapide et du code de pulsation TOP (Paris-Meudon) permettant de réaliser des inférences astérosismiques. En couplant ces codes avec des modèles de transfert radiatif modélisant l'atmosphère et l'environnement circumstellaire (vents et disques pouvant être composés de gaz et de poussière), nous allons créer un outil de modélisation complet et physiquement cohérent des étoiles de masse comprise entre 4 et 20 masses solaires. Ce modèle physique nous permettra par la suite de simuler des images polychromatiques à partir desquelles plusieurs types d’observables peuvent être calculées, en particulier celles obtenues en spectro-interférométrie optique / infrarouge à longue base.

Nous utiliserons ce modèle pour calculer et fournir à la communauté de nouvelles grilles de modèles d'étoiles massives typiques (intérieurs, atmosphères et environnement étendu). Des outils pour utiliser ces grilles de modèles pour l'analyse des données spectro-interférométriques (méthodes d'imagerie et d'ajustement de modèles innovantes) seront également développés, adaptés et fournis à la communauté.

Outre ces modèles et outils d'analyse dédiés, la réussite de notre projet d'étude physique des étoiles massives repose sur l'expertise unique dans le développement et l'exploitation d'instruments spectro-interférométriques à Nice, en particulier MATISSE, le nouveau recombineur infrarouge du Very Large Telescope Interferometer (VLTI) de l'ESO, et SPICA, le futur instrument visible de l’interféromètre CHARA de l'Observatoire du mont Wilson.

Les outils et modèles que nous auront développés nous permettrons donc d’analyser efficacement les nombreuses données spectro-interférométriques que nous avons collectées au cours des 15 dernières années et celles que MATISSE et SPICA produiront au cours de notre projet. Nous prévoyons ainsi de contraindre les paramètres fondamentaux (masse, température, âge, taux de rotation ...) et les environnements (perte de masse, et structure du vent et du disque en densité, température, composition chimique et dynamique) d'environ 200 étoiles. Parmi elles, nous obtiendrons une vue détaillée (modèles et images reconstruites) de 25 cibles principales qui constitueront un ensemble unique d'étoiles massives de référence, couvrant différentes classes (Be classiques, B[e], rotateurs rapides, étoile de type beta-Cephei, étoiles B en rotation lente, supergéantes chaudes). Les résultats de cette étude sans précédent fourniront des informations précieuses pour une compréhension globale et unifiée de la structure et de l'évolution des étoiles massives.

Coordination du projet

Anthony Meilland (Laboratoire J-L. Lagrange)

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

LESIA Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique
LAGRANGE Laboratoire J-L. Lagrange
IRAP Institut de recherche en astrophysique et planétologie

Aide de l'ANR 515 632 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

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