LESIA - Observatoire de Paris

Soutenance de thèse de Kevin Belkacem

"Etude des mécanismes d’excitation des ondes dans les étoiles. Contraintes sismiques sur les propriétés dynamiques de la convection turbulente."

Mardi 7 octobre 2008 à 16h dans l’amphithéâtre du LAM

Direction de thèse :

M.J. Goupil et R. Samadi

Résumé

La sismologie basée sur la mesure non pas des fréquences mais des amplitudes des modes propres de la cavité stellaire peut apporter des informations sur les propriétés du milieu stellaire turbulent. En effet, les ondes acoustiques solaires sont connues pour être excitées de manière stochastique par les mouvements turbulents dans la région convective la plus externe.

C’est au développement théorique de ce type d’approche que je me suis intéressé dans la première partie de travail de thèse. Dans le cas du Soleil, j’ai étudié l’influence des structures cohérentes que constituent les panaches turbulents sur les amplitudes des modes. Un développement théorique, prenant en compte le caractère turbulent des panaches améliore la modélisation des amplitudes permet de reproduire les observations solaires dans les barres d’erreur actuelles. Dans une seconde partie, j’ai étendu le formalisme d’excitation aux modes non-radiaux. Cette généralisation a permis d’étudier les modes acoustiques de degré angulaire élevé ainsi que les modes de gravité solaires. J’ai ainsi établi une estimation théorique de l’amplitude des modes de gravité à la surface du Soleil en utilisant ce formalisme d’excitation généralisé et une estimation théorique des amortissements. Le résultat montre que ces modes présentent une amplitude de l’ordre de quelques millimètres par seconde à la surface du Soleil. Une troisième partie de mon travail a été consacrée aux oscillations de type solaire dans les pulsateurs classiques. Ce sont des étoiles qui pulsent sur des modes auto-excités par des instabilités thermiques liées au comportement de l’opacité avec la température (modes instables). En particulier, j’ai montré que des modes excités stochastiquement par les régions convectives des beta Cephei peuvent cohabiter avec les modes instables et que leurs amplitudes théoriques pouvaient atteindre quelques dizaines de micromagnitudes, c’est à dire au-dessus du seuil de détection de COROT. Dans une dernière partie, j’ai abordé le problème de la génération des ondes internes à la base de l’enveloppe convective des étoiles de type solaire. Ces ondes transportent du moment cinétique. Cela permet d’expliquer le profil de la rotation solaire uniforme dans la zone radiative du Soleil. C’est pourquoi, j’ai proposé un mécanisme de génération de ces ondes lié à la pénétration des panaches dans la zone radiative. Je montre que les ondes ainsi générées permettent d’extraire le moment cinétique dans le soleil sur une échelle de temps de l’ordre du million d’années.