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Le cœur d’une étoile évoluée percé grâce au télescope spatial Kepler

Par Valerie Van Grootel - 12/07/2010

 

Pour la première fois, les secrets du coeur d’une étoile compacte évoluée ont été percés grâce à l’astérosismologie. Ce progrès important a été réalisé par l’exploitation des ondes sismiques de gravité détectées par le télescope spatial Kepler.

 

Un moyen de sonder la structure des étoiles est d’étudier leurs pulsations, de la même manière que l’étude des ondes sismiques terrestres a permis de mieux connaître la structure interne de notre planète. C’est ce qu’on appelle “l’astérosismologie”.

Il existe pour les étoiles différentes manières de vibrer, générant notamment des ondes sismiques de gravité (ou modes g) qui se propagent en profondeur. Ceci permet d’accéder au cœur même des étoiles, qui abrite le siège des réactions de fusion thermonucléaire à l’origine de leur éclat. Ces modes g pour les étoiles évoluées sont particulièrement délicats à observer avec les télescopes terrestres en raison de leurs très faibles amplitudes. Ce n’est que récemment, grâce aux missions spatiales CoRoT(1) et Kepler(2), qu’une équipe menée par deux chercheurs du LATT ont pu obtenir des mesures fiables d’un nombre important de modes g dans ce type d’étoile, ouvrant la voie à une analyse sismique détaillée de leur structure profonde.

Ces promesses ont été tenues puisque les données dévoilées par le satellite Kepler en janvier 2010 sur l’étoile KPD 1943+4058 de la constellation du Cygne ont permis pour la première fois d’exploiter les ondes de gravité pour une étoile compacte évoluée. Ceci a mené à la détermination des propriétés du cœur de cette étoile, constitué d’hélium fusionnant peu à peu en carbone et oxygène. Sa taille et sa composition ont pu être déterminées avec précision, ce qui a permis d’évaluer l’âge de l’étoile et ainsi son stade évolutif. Il a été également possible de déterminer la zone précise où l’énergie libérée par les réactions nucléaires génère de la convection, un phénomène physique important et mal connu dans les milieux stellaires. Tous ces résultats constituent des mesures originales pour les étoiles évoluées et vont permettre d’améliorer la compréhension de plusieurs aspects fondamentaux de la physique stellaire. En effet, le cœur de cette étoile et de ses semblables est représentatif des cœurs d’hélium en fusion associés à cette étape de la vie d’une étoile, qui est le produit de l’évolution de la grande majorité (97%) d’entre elles.

Ces résultats sont présentés dans une lettre à l’Astrophysical Journal (http://stacks.iop.org/2041-8205/718/L97).

Contact :
Dr Valérie Van Grootel (valerie.vangrootel@ast.obs-mip.fr) et Dr Stéphane Charpinet (stephane.charpinet@ast.obs-mip.fr)
Laboratoire d’Astrophysique de Toulouse-Tarbes, Université de Toulouse/CNRS, France.

« Early asteroseismic results from Kepler : Structural and core parameters of the hot B subdwarf KPD 1943+4058 as inferred from g-mode seismology ».

Van Grootel, V., Charpinet, S., Fontaine, G., Brassard, P., Green, E.M., Randall, S.K., Silvotti, R., Ostenen, R. H., Kjeldsen, H., Christensen-Dalsgaard, J., Borucki, W., & Koch, D. 2010, ApJL, 718, L97-L101.

(1) La mission spatiale CoRoT (Convection, Rotation, et Transits planétaires), lancée le 27 décembre 2006, a été développée et opérée par le CNES, avec la contribution de l’Autriche, de la Belgique, du Brésil, de l’ESA, de l’Allemagne et de l’Espagne.
(2) Son équivalent américain Kepler, développé par la NASA, a été lancé le 7 mars 2009.


Illustration 1 : Simulation de l’étoile KPD 1943+4058 à un instant donné de son cycle de pulsation. Les ondes sismiques de gravité se propagent en profondeur, jusqu’au cœur de l’étoile abritant les réactions de fusion thermonucléaire.


Illustration 2 : Localisation, dans le plan des paramètres du cœur de l’étoile (taille – composition), du modèle sismique reproduisant le mieux le spectre de pulsation de l’étoile KPD 1943+4053 observée par le satellite Kepler. L’échelle de couleur illustre la capacité des modèles à reproduire ce spectre de pulsation : les zones bleues indiquent un bon accord, tandis que les zones rouges sont caractéristiques de modèles qui reproduisent mal les observations.

 

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Vue d’artiste de Kepler - 89.2 ko
Vue d’artiste du télescope spatial Kepler

 

 

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