Sismologie stellaire
Les étoiles sont des systèmes physiques dont la description fait appel à une grande diversité de processus physiques qui se produisent sur des échelles spatiales, allant du microscopique au macroscopique et temporelles allant de la minute au milliard d’années. Les conditions extrêmes que l’on rencontre dans ces objets en font des laboratoires sans équivalent sur Terre.
L’évolution des étoiles dépend essentiellement de leurs masses. Néanmoins, cela dépend également d’un grand nombre de mécanismes physiques se déroulant en leur sein pendant la séquence principale (c-a-d la phase de combustion centrale de l’hydrogène). Par exemple, le transport des élément chimiques détermine la taille du noyau d’hélium et l’évolution post-séquence principale de l’étoile. Les processus de transport tels que la turbulence ou encore ceux induits par la rotation sont actuellement mal compris et modélisés. Des contraintes importantes sur ces processus physiques peuvent être obtenues à travers l’analyse des oscillations. En effet analyser les ondes sismiques qui agitent les étoiles permet de recueillir des informations sur leur structure interne. C’est un peu comme découvrir le son du violon et, à partir de là, comprendre comment le corps du violon résonne et comment l’archet le stimule.
La précision sans précédent des données CoRoT nous a ainsi permis d’annoncer la détection d’oscillations de type solaire dans une étoile massive, V1449 Aql (HD180642). Cette étoile était déjà identifiée comme étant une étoile de type Beta Cephei présentant des pulsations classiques du type « kappa ». Il s’agit donc de la première étoile pulsant à la fois comme une étoile massive et comme une étoile analogue à notre Soleil. Cette découverte est illustrée sur la figure 1.
Ces oscillations de type solaire se distinguent clairement des oscillations de basse fréquence par leur faible amplitude (quelques centaines de parties par million [ppm]) et par leur plus grande largeur (autrement dit par leur durée de vie beaucoup plus courte). Contrairement aux modes « kappa » de basse fréquence qui sont très cohérents, ces modes sont excités par un processus turbulent et stochastique opérant sur des échelles de temps relativement courtes. Les comportements temporels de ces deux types de modes sont donc très différents, comme l’atteste l’analyse temps-fréquence reproduite sur la figure 2. Comme pour le Soleil, l’excitation des modes de type solaire détectés dans cette étoile serait dûe à la convection turbulente. Mais les amplitudes observées sont près de cent fois plus élevées que dans le Soleil. En effet, l’excitation prendrait place dans une région plus profonde et donc plus dense que la région d’excitation des modes solaires. Les éléments turbulents à l’origine de l’excitation y ont donc une énergie cinétique plus élevée que ceux à l’origine de l’excitation des modes solaires.
(*) La Mission spatiale CoRoT, lancée le 27 décembre 2006, a été développée et est exploitée par le CNES, avec la contribution de l’Autriche, la Belgique, le Brésil, l’ESA (RSSD and Science Programme), l’Allemagne et l’Espagne.