sujet de thèse Böhm

Josiane

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Extrait

Astérosismologie des étoiles pré-séquence principale de masse intermédiaire
(Ae/Be de Herbig)- Comprendre l’intérieur des étoiles
Torsten BÖHM – UMR5572 (Astrophysique), [e-mail], Tel : [phone]
Les étoiles Ae/Be de Herbig sont des objets jeunes, pré-séquence principale de masse intermédiaire
(1.5-8 masses solaires). Elles montrent tous les signes d'une activité intense à travers l’émission
dans des raies spectrales, d’une variabilité court terme de ces raies, des émissions X, ainsi que la
présence de forts vents stellaires et de chromosphères étendues. Ces phénomènes peuvent être
interprétés dans le cadre d’un modèle d’étoile à activité magnétique, soit en invoquant la
subsistance d’un champ magnétique primordial ou l’existence d’un mécanisme de génération non-
classique, d’autant plus que récemment des champs magnétiques ont été découvert dans ce groupe
d’étoiles (Donati et al. 1997, MNRAS 291, 658 ; Hubrig et al 2004, A&A 428, L1-L4 ; Wade et al., A&A 442, L31-
L34). Il paraît alors de plus en plus clair que l’origine de l’activité provient en grande partie de
l’intérieur de ces objets et non pas d’une interaction forte avec les milieux circumstellaires. Il est
alors indispensable de se concentrer sur une étude approfondie et détaillée de ces intérieurs en
faisant usage de l’astérosismologie (étude des oscillations stellaires).
Plusieurs étoiles de Herbig se situant dans et proche d’une bande d’instabilité récemment prédite
(Marconi et al. 1998, A&A 507, L141) se sont avérés pulsantes (voir Böhm et al. 2004, A&A 427, 907). Pour
obtenir un diagnostic astérosismologique précis il est indispensable de détecter le plus grand
nombre de modes d'oscillations possible. Cela doit permettre d'acquérir des informations inégalées
sur les intérieurs stellaires des étoiles Ae/Be de Herbig et donc de contraindre les modèles
d'évolution des étoiles pré-séquence principale et d’expliquer leur activité incomprise à nos jours.
Un premier pas dans cette direction a été franchi récemment par la découverte d’un nombre élévé de
modes d’oscillations radiales et non-radiales dans une base de données spectroscopiques à haute
résolution spectro-temporelle de l’étoile de Herbig prototype de l’hémisphère sud HD 104237 (Böhm
et al. 2004, A&A 427, 907). Leur identification est en cours par le biais de l’ajustement de modèles
d’oscillation stellaires, ce qui permettra dans la suite de dériver des paramètres de l’intérieur de
l’étoile. Le sujet de thèse proposé s’inscrit dans ce cadre général et fera à la fois appel aux
observations, à l’analyse de données et à la modélisation. Dans un premier temps il s’agira de
poursuivre l’étude détaillée de la base de données spectroscopique existante de HD 104237 (analyse
Fourier 2D des profils de raies, recherche d’une ségrégation chimique, étude détaillée des
paramètres fondamentaux) et d’affiner les modèles d’oscillation stellaires pour cette étoile. En
01/2006 et 01/2007 ont eu lieu deux campagnes d’observations au Mt John (NZ) sur une étoile
binaire à éclipse Ae de Herbig: RS Cha (mV = 6.1) est l’unique système d’étoiles de Herbig dont les
propriétés cinématiques des deux composantes sont bien connues et qui se situe dans la bande
d’instabilité de Palla et Marconi. La base de données de plusieurs centaines de spectres haute
résolution de cette binaire est en cours de dépouillement et son analyse poussée fera partie du travail
de thèse proposé, le but étant de pouvoir contraindre de manière significative la structure interne des
deux composantes.
Du coté observationnel l’étudiant en thèse entreprendra l’organisation de campagnes d’observations
asterosismologiques multi-sites du type MUSICOS. Une exploration systématique de la bande
d’instabilité pourra être entreprise dans la dernière partie de la thèse, afin de pouvoir déduire des
contraintes sur les modèles d'excitation des modes dans les étoiles de Herbig; pour cela il faudra
avoir recours aux instruments spectroscopiques de la dernière génération (UVES, Espadons), mais
aussi profiter d’une demande COROT en cours «The PMS Delta Scuti Instability Strip» (PI : C.
Catala, T. Böhm et al.).Des intenses collaborations internes et externes au laboratoire d’accueil existent et aideront
fortement au bon aboutissement de cette thèse (C. Catala, M.A. Dupret, F. Lignières, M. Rieutord,
MJ Goupil, F. Palla, M. Marconi, K. Pollard).