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Exploitation of Space Data for Innovative Helio- and Asteroseismology

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Une collection de sommets pour les astérosismologues

Dans l’exploration spatiale, la structure des étoiles est sans doute l'étude la plus complexe. Une enveloppe européenne a permis à des astérosismologues d’exploiter les oscillations observées à la surface des variables pulsantes pour l’étude de leur structure interne.

Recherche fondamentale

Les principes élémentaires de l’astérosismologie sont proches de ceux mis en place par les sismologues sur Terre. Différents modes d’oscillation, influencés par des turbulences ou la gravité, atteignent différentes profondeurs au sein de la structure stellaire. Le spectre de fréquences observées est alors analysé pour révéler la structure de l’étoile. L'étude de ces pulsations constitue la seule méthode disponible pour calculer avec précision la structure interne des étoiles. Ces dix dernières années ont été marquées par une révolution de l’astérosismologie grâce à des missions spatiales telles que Kepler et l'observation de centaines d’étoiles présentant une forte sensibilité aux changements de luminosité. La mission Gaia déployée par l’Agence spatiale européenne (ASE) s'inscrit dans la même lignée puisqu’elle offre une occasion unique d’étudier les étoiles au-delà du champ de vision de Kepler. L’augmentation du volume de données sismiques obtenu des missions spatiales et des observations sur Terre offre de nouvelles perspectives scientifiques pour un grand nombre de chercheurs. Dans le cadre du projet SPACEINN (Exploitation of space data for innovative helio- and asteroseismology), les chercheurs ont mis leurs efforts en commun pour exploiter tout le potentiel scientifique de ces données astérosismiques. Les chercheurs ont présenté « Asteroseismic Inference on a Massive Scale (AIMS) », un nouveau logiciel qui calcule les paramètres fondamentaux d’un grand nombre d'étoiles. Il repose sur une grille de modèles évolutifs générés à l’aide d'un autre outil. Il associe également les paramètres du modèle à des fréquences d’oscillation spécifiques ou à des variables spectroscopiques telles que la température effective, la gravité de surface, la métallicité, la vitesse des microturbulences et la vitesse de rotation. Un second outil, InversionPipeline, également mis au point dans le cadre du projet, permet de réaliser plusieurs inversions sur la base des modèles évolutifs stellaires de référence obtenus à partir de plusieurs grilles. L'équipe du projet SPACEINN a par ailleurs réalisé un logiciel qui calcule les fréquences d’oscillation de type solaires pour modéliser des atmosphères en 3D qui sont ensuite intégrées aux modèles de structures stellaires en 1D. Cet outil a été conçu pour mieux comprendre la contamination non désirée des fréquences de mode provoquées par des couches superficielles particulièrement difficiles à modéliser. Les chercheurs ont publié des catalogues astérosismologiques citant les propriétés fondamentales des étoiles de type solaire observées par les missions Kepler et K2 lancées par la NASA. Ils ont également recensé les indices indirects d’activité pour les étoiles de type solaire faisant état de relevés astérosismiques. A ce jour, 14 articles ont été publiés dans les revues spécialisées. Les travaux du projet SPACEINN ont permis de mieux comprendre la structure, l’évolution et l’activité solaires et stellaires. Ils devraient permettre l’exploitation des données sismiques par une communauté de scientifiques au-delà de la physique stellaire.

Mots‑clés

Variables pulsantes, astérosismologie, structure stellaire, Agence spatiale européenne, SPACEINN

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