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INP
L’Institut de Physique
du CNRS
Actualités scientifiques
Ausculter les étoiles en rotation
Décembre 2011
Des physiciens toulousains proposent une nouvelle méthode permettant de déterminer certaines fréquences de vibration d’étoiles en rotation
rapide. Conjugués avec les observations astronomiques telles que celles qui sont fournies par les satellites COROT et Kepler ces résultats
devraient permettre d’obtenir de nouvelles informations sur la structure du cœur de ces étoiles.
L’astérosismologie a pour objectif de comprendre la structure interne des étoiles à partir de l’observation
astronomique de leurs vibrations, qui se traduisent par des variations de l’émission lumineuse. Pour une étoile quasi
sphérique telle que notre soleil, la confrontation des mesures de luminosité et des calculs théoriques des modes
de vibration a révolutionné notre connaissance de la structure interne. En revanche, la forme aplatie des étoiles
en rotation rapide est un obstacle à l’analyse théorique complète des vibrations. Des physiciens du Laboratoire
de Physique Théorique de Toulouse (CNRS / Univ. Toulouse 3) et de l’Institut de Recherche en Astrophysique et
Planétologie (CNRS / Univ. Toulouse 3) viennent de proposer de nouvelles formules permettant de décrire les régularités présentes dans le
spectre de vibration de ces étoiles. Ces calculs, validés par un bon accord avec des simulations numériques, concernent les parties des spectres
observées de manière précise par les satellites COROT et Kepler, et devraient donc permettre d’obtenir de nouvelles informations sur la structure
du coeur de ces étoiles. Ces travaux sont publiés dans la revue Physical Review Letters.
Les modes de vibration d’étoiles quasi sphériques comme le Soleil sont bien compris car les trajectoires d’ondes sonores qui traversent cet
astre sont régulières. En revanche, dans les étoiles en rotation rapide les ondes sonores peuvent avoir des trajectoires chaotiques à cause
du fort aplatissement centrifuge. La compréhension du spectre de vibration de ces étoiles est donc actuellement un des enjeux importants
de la sismologie stellaire. Des chercheurs du LPT et de l’IRAP/OMP ont mené depuis quelques années une collaboration sur ce sujet. Après
avoir développé un formalisme mathématique et des outils numériques capables de tenir compte, pour la première fois, des effets d’une
déformation centrifuge significative sur le calcul des modes acoustiques, ils ont pu montrer que l’étude de la dynamique des rayons acoustiques
offre un cadre théorique adéquat pour comprendre la structure du spectre des fréquences. Cette dynamique peut être chaotique dès que la
rotation devient importante, ce qui explique pourquoi les méthodes développées en astrophysique dans le cadre des étoiles à faible rotation ne
peuvent s’appliquer. Ces physiciens ont utilisé leur approche pour analyser un
sous-ensemble du spectre, celui des modes réguliers, qui sont les plus faciles
à observer et identifier. Des comparaisons effectuées avec des simulations
numériques d’oscillations dans des modèles d’étoiles montrent que les
fréquences et les amplitudes de ces modes sont décrites avec précision par
leur approche pour presque toutes les valeurs de la rotation. Les spectres
sont principalement caractérisés par deux nombres entiers, dont l’extraction à
partir des spectres observés devrait permettre d’obtenir des informations sur
l’intérieur de l’étoile.
Exemple de mode d’oscillation régulier dans une étoile en
rotation rapide, vue dans un plan méridien.
Le mode est centré sur une orbite périodique des rayons acoustiques,
marquée en noir.
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Regular modes in rotating stars, Mickaël Pasek, Bertrand Georgeot, François Lignières, et Daniel R. Reese, PRL ,107, 121101 (2011).
Contact chercheur
Informations complémentaires
Bertrand Georgeot, chercheur
François Lignières, chercheur
• Laboratoire de Physique Théorique, UMR 5152
CNRS - Univ. de Toulouse 3
• Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, UMR 5277
CNRS - Univ. de Toulouse 3
Contacts INP
Jean-Michel Courty,
Catherine Dematteis,
Karine Penalba,
[email protected]