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Dynamique et structure interne du Soleil et des étoiles

Les étoiles, dont le Soleil, sont très souvent affectées par des oscillations autour de leur structure d'équilibre (des modes propres de vibration) qui se manifestent par un déplacement périodique de leur surface et une variation aux mêmes périodes de la luminosité de l'étoile. La vitesse de déplacement de la photosphère peut être mesurée par effet Doppler, et la photométrie de précision permet de distinguer les oscillations de luminosité. Ces mesures sont la base observationnelle de l'héliosismologie en ce qui concerne le Soleil, et de l'astérosismologie pour les étoiles en général.

 


Ces oscillations sont suscitées par deux types de forces qui vont tendre à ramener la structure à l'équilibre après qu'une perturbation quelconque l'en ait éloignée: la pression, qui donne lieu à des ondes sonores, et la poussée d'Archimède, qui donnera lieu à des ondes dites de gravité.

 


L'étude des modes naturels de vibration des étoiles fournit des informations essentielles pour comprendre leurs propriétés physiques : ces modes dépendent de la structure interne de l'étoile: variation de densité, de température, de composition chimique (abondance d'Hélium et autres éléments plus lourds), ou encore du profil de rotation interne de l'étoile.

 


L'IAS est impliqué dans l'observation et l'interprétation de plusieurs missions spatiales dédiées à l'héliosismologie ou l'astérosismologie.

 


A bord du satellite SOHO (ESA/NASA) qui observe le Soleil depuis le point de Lagrange, l'IAS assure les responsabilités scientifiques et techniques de l’instrument GOLF (Global Oscillations at Low Frequencies), destiné à observer les oscillations solaires globales en vitesse avec une sensibilité spectrale de l'ordre de 1mm/s. Le LOI (Luminosity Oscillations Imager) de VIRGO/SOHO est un instrument qui mesure les oscillations en intensité grâce à un imageur constitué de 12 pixels. L'IAS est aussi impliqué sur les aspects sismologie de la mission Picard du CNES qui observe le Soleil depuis une orbite terrestre.

 


Côté sismologie des étoiles, l'IAS est très impliqué dans la mission Corot du CNES qui, en se basant sur des mesures photométriques de haute précision, a pour objectifs scientifiques principaux la détection et l'étude des vibrations stellaires et la recherche des planètes extra-solaires. Cette mission a permis d'élargir les possibilités de la sismologie à d'autres étoiles que le Soleil, certaines ressemblant au Soleil, d'autres bien différentes comme les étoiles en fin de vie que sont les géantes rouges.

 


L'IAS participe aussi à l'analyse et l'interprétation des données de la mission Kepler (NASA) qui a élargi encore plus le nombre d'étoiles permettant un sondage sismique et donc une meilleure connaissance de l'intérieur des étoiles et de leur évolution.

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