LESIA - Observatoire de Paris

Soutenance de thèse de Mathieu Vrard le jeudi 24 septembre 2015

lundi 7 septembre 2015

La soutenance aura lieu le jeudi 24 septembre 2015 à 10H dans la salle de conférence du Château, à l’Observatoire de Paris, sur le site de Meudon.

Titre de la thèse

Analyse sismique des géantes rouges : une vision détaillée à grande échelle de la structure du cœur et de l’enveloppe.

Directeurs

Benoît Mosser et Caroline Barban.

Résumé

Les étoiles géantes rouges sont des objets correspondant à la fin de vie des étoiles de faible masse telles que le Soleil. Ces étoiles passent par différents stades évolutifs, caractérisés par une forte variation de leur structure interne, avant de mourir. La structure de ces objets reste peu connue à cause de la difficulté pour les modèles de la simuler. La seule façon de contraindre observationnellement l’intérieur des étoiles reste la méthode de la sismologie stellaire : l’étude des tremblements d’étoiles. Durant cette thèse, j’ai utilisé les données du satellite Kepler (NASA) qui a mesuré, très précisément, les variations de la photométrie de plus de 15 000 étoiles géantes rouges pendant 4 ans, de 2009 à 2013. L’étude de ces données extrêmement précises, permet d’en déduire les propriétés de la structure de l’étoile. La première étude menée durant cette thèse concerne la caractérisation des propriétés de la région de seconde ionisation de l’hélium. J’ai mesuré sa position et mis en évidence une différence de comportement entre les différents états évolutifs de l’étoile. La seconde partie de la thèse consiste en la création d’une méthode automatique de détermination de la taille du cœur radiatif de l’étoile. Cette méthode, appliquée sur les 15 000 étoiles géantes rouges observées par Kepler, permet de savoir à quel stade d’évolution en sont ces objets ainsi qu’apporter des contraintes observables pour les modèles stellaires. Enfin, j’ai pu mettre à jour dans plusieurs étoiles la signature de discontinuités de structure se situant dans le cœur de ces objets.

Mots-clefs

étoiles géantes rouges, évolution stellaire, sismologie, structure interne.


Abstract

Red giant stars correspond to one of the last evolutionary states in the life of solar-like stars. They undergo severe changes in their internal structure when they evolve. These changes remain poorly constrained due to the difficulty to model the internal structure of red giants, especially during the last stages. A recent way to observationally constrain the internal structure of the stars derives from the analysis of their pulsations. This method is called asteroseismology. During three years, I have used ultra-precise photometric data obtained by the Kepler satellite (NASA) which has observed 15000 red giants during more than four years (from 2009 to 2013). The study of these continuous and extremely precise light-curves allow the precise characterization of their stellar structure. The first study I have conducted corresponds to the characterization of the properties of the region of second helium ionization. The location of this region has been measured and different properties between the different evolutionary states of the stars were put into light. Secondly, I have created an automated method to measure a seismic parameter directly linked to the size of the stars radiative core. I applied this method on the 15000 red giants stars present in the Kepler public data. This study bring new informations on the way the stars climb the red giant branch and evolve towards later evolutionary states depending on their mass and metallicity. The results allowed me to reveal in several stars the signature of structure discontinuities in their radiative core.