La méthode astérosismologique

Conférence de Gilles Fontaine, professeur titulaire au Département de physique de l'Université de Montréal.

L’astérosismologie exploite l’information contenue dans les modes normaux de viation qui sont excités au cours de phases évolutives spécifiques durant la vie d’une étoile. Plus d’une trentaine de ces phases sont maintenant connues. Ces modes normaux de viation correspondent à des ondes sismiques de type gravito-acoustique qui se propagent dans une étoile. L’analogie est directe avec l’étude des ondes sismiques terrestres qui est utilisée pour sonder la structure interne de notre planète. A distance, les viations d’une étoile se révèlent par des variations (généralement) multi-périodiques d’intensité lumineuse. L’analyse des «courbes de lumière» obtenues au télescope avec des techniques de type Fourier par exemple, donne les périodes (fréquences), les amplitudes apparentes et les phases relatives des modes détectés. De ces trois quantités, les périodes (qui peuvent être calculées avec grande précision à l’aide d’une théorie linéaire) contiennent l’information la plus complète quant à la structure globale et interne d’une étoile.

Dans sa forme la plus fondamentale, l’astérosismologie consiste donc à comparer les périodes observées avec les périodes de viation calculées à partir de modèles stellaires, dans l’espoir de trouver un modèle unique qui expliquerait avec grande précision les données d’observations tout en restant cohérent avec des contraintes indépendantes telles que celles imposées par la spectroscopie quantitative par exemple. Quand une analyse astérosismologique est menée à bon port, elle permet de déterminer les paramètres structuraux d’une étoile viante (masse, rayon, température effective, luminosité) et de sonder sa structure interne (profil de composition chimique, épaisseur d’une zone de convection, profondeur des régions de ûlage nucléaire). Dans certains cas, la présence de champs magnétiques et même l’âge de l’étoile peuvent être déterminés. La rotation d’une étoile viante laisse aussi une signature sur ses périodes de viation, signature qui permet de cartographier le profil de rotation interne d'une étoile.

Dans cet exposé, je ferai un survol des concepts sous-jacents à la méthode astérosismologique, méthode présentement en pleine révolution grâce à l'apport d'observations photométriques de qualité exceptionnelle obtenues à partir de plateformes spatiales telles que MOST, CoRoT, Kepler, K2 et, bientôt, TESS et Plato.

Cette conférence s'adresse à tous, y compris les professeurs, les chercheurs et les étudiants des trois cycles.

Le café est servi à partir de 11h30.