Global Oscillations at Low Frequencies
Etude de la structure interne du Soleil
Study of the internal structure of the Sun
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L'instrument GOLF (Global Oscillations at Low Frequencies) est une expérience d'héliosismologie franco-espagnole qui observe les modes d'oscillations globaux du Soleil. Il fait partie des différents instruments à bord du satellite SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) lancé depuis Cap Canaveral le 2 Décembre 1995. GOLF consiste en un spectromètre à résonance qui mesure le décalage Doppler dans la raie d'absorption du sodium associé aux déplacements de quelques m/s (modes acoustiques) de la surface du Soleil. Les modes d'oscillations de bas degrés ainsi détectés sondent les couches les plus profondes du Soleil. Ces modes sont riches d'information sur la région nucléaire du Soleil et permettent de tester les modèles stellaires dans la phase d'évolution des étoiles de type solaire dite de séquence principale où l’étoile brûle l’hydrogène en son cœur. De plus, les observations GOLF qui couvrent aujourd'hui 2 cycles solaires de 11 ans fournissent de précieuses informations sur la physique liée au développement du champ magnétique du Soleil et de son évolution au cours du temps.
The Global Oscillations at Low Frequencies (GOLF) instrument is a French-Spanish helioseismic experiment that observes the global oscillation modes of the Sun. It is part of the various instruments onboard the SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) satellite launched from Cap Canaveral on December 2, 1995. GOLF consists of a resonance spectrometer that measures the Doppler shift in the sodium absorption line associated with the motions of the order of few m/s (acoustic modes) on the Sun's surface. The low-degree oscillation modes thus detected probe the deepest layers of the Sun. These modes are rich in information on the nuclear region of the Sun and make it possible to test the stellar models in the evolution phase of main-sequence solar-like stars where the star burns hydrogen in its core. In addition, the GOLF observations, which today cover two 11-year solar cycles, provide valuable information on the physics associated with the development of the Sun's magnetic field and its evolution over time.
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Instrument GOLF |
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| Dimensions (L x l x h) / Dimensions (L x w x h) | 800 x 325 x 170 mm |
| Poids / Weight | 90 kg |
| Puissance maximum / Maximal power | 35.7 w |
| Télémétrie / Telemetry | 160 (scientifique) + 64 (HK) bps |
| Résolution temporelle / Temporal resolution |
5 s |
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Satellite SoHO |
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| Date de lancement / Date of launch | 2 Décembre 1995 / 1995 December 2 |
| Orbite / Orbit | Orbite en halo autour du point de Lagrange L1 / Halo orbit around the Lagrangian point L1 |
| Période de révolution / Orbital period | 1 an / 1 year |
Science effectuée avec GOLF
Science achieved with GOLF
Deux types d'ondes se propagent dans le Soleil. Les ondes acoustiques sont engendrées par les fluctuations de pression induites par la granulation de surface. Les ondes de gravité proviennent principalement de l’interface entre la convection et la radiation et sont régies par la gravité (voir figure 1). Seuls les modes acoustiques ont fourni une information exploitable actuellement. GOLF permet de regarder le Soleil globalement et de détecter les modes pénétrant jusqu’au coeur. L’ensemble des modes acoustiques existants, en fait des millions, est accessible à l’observation. Ceci permet de reconstruire les propriétés du plasma solaire de la surface jusqu’à une fraction du coeur nucléaire, en s’appuyant sur deux quantités : la vitesse du son et la décomposition des modes en composantes liées à la rotation et au champ magnétique des couches traversées.
Fig 1 : Domaine fréquentiel des deux types de modes. Les modes acoustiques apparaissent au-dessus de 0,5 mHz, le domaine des modes de gravité est situé entre 10 µHz et 0,5 mHz. Sont surimposés sur les observations de GOLF, le bruit instrumental et les bruits solaires associés à la granulation (GR), aux régions actives (RA) et à la supergranulation (SGR). L'analyse des données GOLF est décrite dans l'article Garcia et al., 2005. La vitesse du son dans le milieu se déduit de la mesure du temps acoustique de propagation d’un mode acoustique, à condition de disposer d’un modèle proche pour définir la taille de la cavité traversée. Elle est directement reliée aux quantités thermodynamiques par la relation c2=gP/r où g, P et r désignent respectivement l’indice adiabatique du gaz, la pression et la densité.
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L'apport des modes acoustiques de bas degré
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L'extraction de la vitesse du son
La mesure de pratiquement tous les modes acoustiques (excepté les harmoniques 1 et 2 pour les modes de bas degré) a rendu possible l'extraction de la vitesse du son depuis la surface jusqu'à 6% du rayon solaire, un succès qui était à peine espéré au lancement de SOHO. Cette information utilise les deux instruments GOLF et MDI et permet d'obtenir une précision de quelques 10-4 en valeur absolue de la vitesse dans la région nucléaire (Turck-Chièze et al., ApJ, 2001, 555, L69 ; Couvidat et al., ApJ, 2003, 599, 1434). Cependant, comme le montre la figure 2a, la résolution spatiale est encore insuffisante (6% pour le rayon, 10% pour la masse) dans cette région, due aux propriétés des modes acoustiques ; en conséquence, le profil de densité n'a pas encore bien été correctement établi. Une meilleure détermination du profil de matière de matière nécessite la détection des modes de gravité.
Ce progrès considérable a permis de discuter des ingrédients constituants les modèles solaires classiques (Turck-Chièze et al., Solar Physics, 2001, 200, 323). Ces mesures ne sont pas compatibles avec l'idée d'un coeur convectif à faible mélange au centre. Nous avons aussi été capable de tester la sensibilité de nos modèles aux sections efficaces d'intéraction. La précision atteinte aujourd'hui permet d'apporter une forte contrainte sur la section efficace proton-proton. Nous n'avons pas mis en évidence des anomalies qui pourraient être dues à des effets d'écrantage nucléaire non standard. Ainsi, au cours des dix dernières années, les données sismiques ont apporté un cadre pour vérifier la physique introduite dans les équations de structure et l'introduction de nouveaux processus physiques qui sont essentiels pour interpréter les observations. Finalement, il a été possible de calculer un modèle sismique en parfait accord avec le profil de vitesse du son obtenu grâce aux ondes acoustiques dans la zone radiative (figure 2b). Ce modèle est utile pour contraindre la température centrale et le flux de neutrinos émis et aussi pour améliorer la prédiction des modes de gravité. Ce modèle va donc devenir la nouvelle référence quand on examinera les différences entre les modèles solaires classiques (c'est-à-dire avec l'évolution des abondances) et quand on introduira des phénomènes non pris en compte jusqu'ici.
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Fig 2a: Comparaison du carré de la vitesse du son extraite des mesures acoustiques et celle dún modèle solaire de référence. La figure est en fonction de la masse et montre le progrès remarquable obtenu grâce aux instruments GOLF et MDI. La résolution spatiale est limitée par les propriétés du mode acoustique (Turck-Chièze et al., Solar Physics, 2001, 200, 323).
Fig 2b : Différence entre le carré de la vitesse du son extraite des ondes acoustiques observées par GOLF et MDI et le carré de celle des modèles solaires : nouveaux modèles standards incluant une réduction de plus de 30% du CNO (ligne continue avec les barres d'erreur et ligne trait-point) et pour le modèle sismique (trait continu) (Turck-Chièze et al., PhRvL, 2004, 93, 211102).
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La rotation de la région radiative
Les modes acoustiques de bas degrés permettent d'obtenir des informations concernant la region radiative solaire. La dynamique de cette région est plus difficile à extraire car le nombre de modes acoustiques pénétrant cette région est plus faible, de même que le nombre de multiplets. De plus, l'excitation stochastique rend l'extraction de l'information difficile sur des durées d'observation limitées. L'utilisation des données de GOLF a offert la possibilité de n'utiliser que des modes de basse fréquence faiblement perturbés par l'excitation stochastique et les effets du cycle solaire. La conclusion est que la région radiative tourne de façon quasi rigide et uniforme jusqu’au bord du coeur nucléaire avec une période d’environ 27 jours, c’est-à-dire intermédiaire entre la rotation de l’équateur et des pôles (voir figure 3). Dans la région nucléaire, les incertitudes de mesure sont du même ordre de grandeur que l’information provenant de la région concernée.Une image complète de la rotation nécessite donc la détection de modes de gravité qui présentent une très grande sensibilité à cette région. La mesure des composantes de 2 ou 3 d’entre eux permettrait déjà de répondre à plusieurs questions importantes.
Fig 3 : Vitesse de rotation en fonction du rayon dans le Soleil. Vers l’extérieur, la vitesse de rotation dépend de la latitude, indiquée ici pour chaque courbe. Mesure obtenue par l'instrument MDI/SOHO et le réseau GONG. Au-dessous de la tachocline (0,7 rayon solaire), la région radiative tourne de façon rigide et uniforme . La remontée dans le coeur nucléaire est suggérée par les candidats modes de gravité (Couvidat et al., ApJ, 2003, 597, L77).
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La recherche des modes de gravité
Ces ondes, principalement piégées dans la région radiative, ont un comportement évanescent dans la région convective. Aussi, leur vitesse au niveau de la photosphère est très faible, rendant très difficile leur détection. Les efforts entrepris depuis vingt ans avec les réseaux d’instruments au sol se sont avérés infructueux. Le satellite SOHO est donc une opportunité exceptionnelle grâce à sa localisation au point de Lagrange L1, où les conditions en température et radiation sont très stables, à sa longévité, environ onze ans, et à la présence à son bord des trois instruments sismiques qui observent le Soleil continûment. Aucune détection crédible n’a été répertoriée dans la recherche de pics uniques. Celle de multiplets a été prometteuse car elle baisse le seuil de détection et offre la possibilité d’apporter des informations sur la rotation du coeur. Les travaux actuels ont permis d’identifier, avec plus de 98 % de confiance, des structures candidates pour être les premiers modes de gravité (voir figure 4). Les vitesses mesurées sont aussi petites que 2 mm/s à la surface du Soleil. Ce niveau de vitesse revient à identifier, de la Terre, une cerise qui oscillerait à la surface de la Lune. Par conséquent, les conditions d’observation pour une telle recherche sont très importantes. En fait, au point de Lagrange, le principal perturbateur est le Soleil lui-même,car la granulation de surface et l’activité solaire perturbent la mesure. C’est pourquoi les astrophysiciens du CEA ont bon espoir de confirmer ou d’infirmer ces potentielles détections en Soleil calme avant l’arrêt de SOHO prévu en 2009, dès que l’activité solaire va décroître (le prochain minimum est prévu en 2007-2008). Les signatures identifiées actuellement correspondent à des signaux présents pendant 5 ans. De plus, le recherche continue à plus basse fréquence où les modes de gravité ont un comportement asymptotique tel que les modes d'un même degré sont espacés en période (Garcia, Turck-Chièze et al., en préparation). S’ils étaient avérés, ils révéleraient un coeur central à rotation rapide avec un axe d’inclinaison différent du reste de l’étoile. Ce résultat constituerait une nouvelle page d’histoire solaire car le coeur nucléaire aurait conservé un vestige des conditions initiales. C’est à la fois un champ d’investigation passionnant pour les années à venir et également une opportunité pour tous les ingénieurs et techniciens de transformer l’essai en construisant une nouvelle génération d’instruments encore plus performants pour mesurer la dynamique temporelle du coeur nucléaire, le projet GOLF-NG/DynaMICS
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Fig 4 : Un des candidats aux modes de gravité détecté à 90 % de confiance comme un triplet après 1200 jours d’observation (figure du haut, traits orange et bleu) puis comme un quintuplet après 2 000 jours (figure du bas, traits vert et violet). Sur la figure du haut, apparaît en surimposition la position théorique de 2 modes de gravité de degrés l = 2 et 3 correspondant au modèle sismique (Turck-Chièze et al., ApJ, 2004, 604, 455). Ce candidat a été encore détecté à plus de 98% de confiance après 3000 jours d'observation (Turck-Chièze et al., Proceedings of the SOHO 14 / GONG 2004 Workshop, ESA SP-559, 85). |
Contributions CEA
Le Dapnia a eu la charge de :
- la détection par photomultiplicateurs et de l' électronique associée ;
- l'architecture électronique d'ensemble ;
- l'électronique de chauffage de la cellule et de modulation magnétique de l'aimant ;
- la réalisation de l'ordinateur de vol et le logiciel associé ;
- le support informatique de gestion des données et de communication avec le sol pendant toute la durée de la mission ;
- la responsabilité scientifique de l'interprétation des données en terme de modélisation du Soleil.
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Publications des scientifiques du CEA/DAp liées à GOLF Publications from CEA/DAp scientists using GOLF data |
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Publications dans des journaux à comités de lecture Refeered publications (On January 2018, 61 refeered publications) |
- 2017
- On the signatures of flare-induced global waves in the Sun: GOLF and VIRGO observations, Brajesh K., Mathur S., García R.A., Jiménez A., MNRAS, 471, 4677
- Photospheric activity of the Sun with VIRGO and GOLF: Comparison with standard activity proxies, Salabert D., García R.A., Jiménez A., Bertello L., Corsaro E., Pallé P.L., A&A, 608, A87
- Asymptotic g modes: Evidence for a rapid rotation of the solar core, Fossat E., Boumier P., Corbard T., Provost J., Salabert D., Schmider F.X., Gabriel A.H., Grec G., Renaud C., Robillot J.M., Roca-Cortés T., Turck-Chièze S., Ulrich R.K., Lazrek M., A&A, 604, A40
- 2015
- Seismic sensitivity to sub-surface solar activity from 18 yr of GOLF/SoHO observations, Salabert D., García R.A., Turck-Chièze S., A&A, 578, A137
- 2012
- The quasi-biennial periodicity (QBP) in velocity and intensity helioseismic observations. The seismic QBP over solar cycle 23, Simoniello R., Finsterle W., Salabert D., García R.A., Turck-Chièze S., Jiménez A., Roth M., A&A, 539, A135
- 2011
- The acoustic cutoff frequency of the Sun and the solar magnetic activity cycle, Jiménez A., García R.A., Pallé P.L., ApJ, 743, 99
- On the Flare-induced Seismicity in the Active Region NOAA 10930 and Related Enhancement of Global Waves in the Sun, Brajesh K., Venkatakrisnan P., Mathur S., Sanjiv Kumar S., García R.A., ApJ, 743, 29
- Mode visibilities in radial velocity and photometric Sun-as-a-star helioseismic observations, Salabert D., Ballot J., García R.A., A&A, 528, A25
- 2010
- Acoustic power absorption and enhancement generated by slow and fast MHD waves. Evidence of solar cycle velocity/intensity amplitude changes consistent with the mode conversion theory, Simoniello R., Finsterle W., García R.A., Salabert D., Jiménez A., Elsworth Y., Schunker H., A&A, 516, A30
- On the Flare Induced High-Frequency Global Waves in the Sun, Kumar B., Mathur S., García R.A., Venkatakrishnan P., ApJ, 711, L12
- 2009
- On the Solar Origin of the Signal at 220.7 μHz: A Possible Component of a g-Mode?, Jiménez A., García R.A., ApJS, 184, 288
- The onset of solar cycle 24. What global acoustic modes are telling us, Salabert D., García R.A., Pallé P.L., Jiménez-Reyes S.J., A&A, 504, L1
- 2008
- Variations of the solar granulation motions with height using the GOLF/SoHO experiment, Lefebvre S., García R.A., Jiménez-Reyes S.J., Turck-Chièze S., Mathur S., A&A, 490, 1143
- Can We Constrain Solar Interior Physics by Studying the Gravity-Mode Asymptotic Signature?, García R.A., Mathur S., Ballot J., Solar Physics, 251, 135
- Influence of Low-Degree High-Order p-Mode Splittings on the Solar Rotation Profile, García R.A., Mathur S., Ballot J., Eff-Darwich A., Jiménez-Reyes S.J., Korzennik S.G., Solar Physics, 251, 119
- Analysis of the Sensitivity of Solar Rotation to Helioseismic Data from GONG, GOLF, and MDI Observations, Eff-Darwich A., Korzennik S.G., Jiménez-Reyes S.J., García R.A., ApJ, 679, 1636
- 2007
- Tracking solar gravity modes: The dynamics of the solar core, García R.A., Turck-Chièze S., Jiménez-Reyes S., Ballot J., Pallé P.L., Eff-Darwich A., Mathur S., Provost J., Science, 316, 1591
- On the Characteristics of the Solar Gravity Mode Frequencies, Mathur S., Turck-Chièze S., Couvidat S., García R.A., ApJ, 668, 594
- Probing the internal solar magnetic field through g modes, Rashba T.I., Semikoz V.B., Turck-Chièze S., Valle J.W.F., MNRAS, 377, 453
- On the Variation of the Peak Asymmetry of Low-l Solar p Modes, Jiménez-Reyes S.J., Chaplin W.J., Elsworth Y., García R.A., Howe R., Soca-Navarro H., Toutain T., ApJ, 654, 1135
- The change of solar shape in time and depth. Some consequences for space climate, Lefebvre S., Rozelot, J.P., Kosovichev A.G., 2007, Advances in Space Research, 40, 1000
- 2006
- Solar gravity modes: Present and future, Turck-Chièze S., Advances in Space Research, 37, 1569
- 2005
- Disk-integrated intensity pseudomodes measured by SOHO/VIRGO, Jiménez A., Jiménez-Reyes S.J., García R.A, ApJ, 623, 1215
- Global solar Doppler velocity determination with the GOLF/SoHO instrument, García, R.A, Turck-Chièze S., Boumier P., et al., A&A, 442, 385
- 2004
- Seismic extraction of the convective extent in solar-like stars. The observational point of view, Ballot J., Turck-Chièze S., García R.A., A&A, 423, 1051
- Tracing the acoustic solar cycle: a direct comparison of BiSON and GOLF low-l p-mode variations, Jiménez-Reyes S.J., Chaplin W.J., Elsworth Y., García R.A., ApJ, 604, 969
- Looking for gravity mode multiplets with the GOLF experiment abord SoHO, Turck-Chièze S., García R.A., Couvidat S., Ulrich R.K., Bertello L., Varadi F., Kosovichev A.G., Gabriel A.H., Berthomieu G., Brun A.S., Lopes I., Pallé P.L., Provost J., Robillot J.M., Roca Cortés T., ApJ, 604, 455
- About the rotation of the solar radiative interior, García R.A., Corbard T., Chaplin W.J., et al., Solar Physics, 220, 269
- On the interaction between differential rotation and magnetic fields in the Sun, Brun A.S., Solar Physics, 2004, 220, 333
- On the spatial dependence of Low-degree solar p-mode frequency shifts from full-disc and resolved-Sun observations, Jiménez-Reyes S.J., García R.A., Chaplin W.J., et al., ApJ, 610, L65
- Surprising Sun: a new step towards a complete picture?, Turck-Chièze S., Couvidat S., Piau L., et al., Phys. Rev. lett., 93, 21
- 2003
- Excitation and damping of low-degree solar p-modes during activity cycle 23: analysis of GOLF and VIRGO/SPM data, Jiménez-Reyes S., García R.A., Jiménez A., et al., ApJ, 595, 446
- The rotation of the deep solar layers, Couvidat S., García R.A., Turck-Chièze S., et al., ApJ, 597, L77
- Solar Seismic Models and the Neutrino predictions, Couvidat S., Turck-Chièze S., Kosovichev A.G., ApJ, 599, 1434
- 2002
- A search for solar g modes in the GOLF data, Gabriel A.H., Baudin F., Boumier P., et al., A&A, 390, 1119
- 2001
- Solar internal composition and nuclear reaction rates in the light of helioseismology, Turck-Chièze S., Nghiem P., Couvidat S., et al., Solar Physics, 200, 323
- Low-degree low-order solar p modes as seen by GOLF onboard SOHO, García R.A., Régulo C., Turck-Chièze S., et al., Solar Physics, 200, 361
- Solar neutrino emission deduced from a seismic model, Turck-Chiéze S., Couvidat S., Kosovichev A.G., et al., ApJ, 555, L69
- 2000
- Structure of the solar core: effect of asymmetry of peak profiles, Basu S., Turck-Chièze S., Berthomieu, G., et al., ApJ, 535
- Comparison of frequencies and rotational splittings of solar acoustic modes of low angular degree from simultaneous MDI and GOLF observations, Bertello L., Henney C.J., Ulrich R.K., et al., ApJ, 535, 1066
- Identification of Solar Acoustic Modes of Low Angular Degree and Low Radial, Bertello L., Varadi F., Ulrich R. K., et al., ApJ, 537, L143
- Sensitivity of the GOLF signal to combined solar velocity and intensity variations, Ulrich R.K., García R. A., Robillot J.-M., A&A, 364, 799
- Simulation of resonance scattering helioseismometer signals from spatially resolved images: Application to the GOLF instrument on SOHO, Ulrich R.K.; Boumier P.; Robillot J.-M., A&A, 364, 816
- 1999
- On the nature of the current GOLF p-mode signal, Pallé P. L., Régulo C., Roca Cortès T., et al., A&A, 341, 625
- Solar oscillations: Time analysis of the GOLF p-mode signal, Renaud C., Grec G., Boumier P., et al., A&A, 345, 1019
- Standard solar models in the light of new helioseismic constraints, II Mixing at the base of the convective zone, Brun S., Turck-Chièze S., Zahn J.P., ApJ, 525, 1032
- Improving the signal-to-noise ratio in solar oscillation spectra, García R.A., Jefferies S.M., Toner C.G., et al., A&A, 346, L61
- The integrated magnetic field of the Sun as seen by GOLF on board SOHO, García R.A., Boumier P., Charra J., et al., A&A, 346, 626
- Power spectra comparison between GOLF and spatially masked MDI velocity signals, Henney C.J., Ulrich R.K., Bertello L., et al., A&A, 348, 627
- 1998
- Solar fusion cross sections, Adelberger E.G., Austin S.M., Bahcall J.N., et al., Rev. Mod. Phys., 1998, 70 (4), 1265.
- Standard solar models in the light of new helioseismic constraints, I The solar core, Brun A.S., Turck-Chièze S., Morel P., ApJ, 506, 913
- High frequency signal in the power spectrum of solar velocity observations from the GOLF experiment, García R., Pallé P. L., Turck-Chièze S., et al., ApJ, 504, L51
- Composition and opacity in the solar interior, in Solar composition and its evolution, from core to corona, Turck-Chièze S., ed. R. Steiger, Space Science Review, 85, 125
- Time correlation of the solar p-mode velocity signal from GOLF, Gabriel M., Grec G., Renaud C., et al., A&A, 338, 1109
- Are solar acoustic modes correlated?, Foglizzo T., García R.A., Boumier P., et al., A&A, 330, 341
- 1997
- Diagnostics of the external physical processes from global oscillations of solar-like stars, Lopes I., Turck-Chièze S., Michel E., et al., ApJ, 480, 794
- Performance and early results from the GOLF instrument flown on the SOHO mission, Gabriel A., Charra J., Grec G., et al., Solar Physics, 175, 207
- First results on p-modes from GOLF experiment, Lazrek M., Baudin F., Bertello L., et al., Solar Physics, 175, 227
- Tri-phonic helioseismology comparison of solar p modes observed by the helioseismology instruments aboard SOHO, Toutain T., Appourchaux T., Baudin F., et al., Solar Physics, 175, 311
- First view of the solar core from GOLF acoustic modes, Turck-Chièze S., Basu S., Brun A.S., et al., Solar Physics, 175, 247
- 1995
- Global oscillations at low frequency from the SOHO mission, Gabriel A.H., Grec G., Charra J., et al., Solar Physics, 162, 61
Principe de fonctionnement
La meilleure façon de connaître les ondes internes pénétrant jusqu’au cœur du Soleil est d’utiliser un spectromètre à résonance. Il enregistre les variations périodiques de la vitesse Doppler. Dans le cas de GOLF, ce sont les vitesses de déplacement des raies du sodium formées entre 300 et 500 km au dessus de la photosphère qui sont utilisées. L’interférence de l’ensemble des modes acoustiques est détectée en surimpression de la vitesse de déplacement du Soleil par rapport à l’observateur. Puis, par transformée de Fourier du signal temporel de vitesse, le spectre de fréquence est obtenu. Cet instrument mesure les modes acoustiques et de gravité globaux, c'est-à-dire les modes les plus pénétrants (L = 1,2,3). Ce sont les modes détectables en astérosismologie.
Après avoir filtré la lumière solaire autour des longueurs d’onde du sodium (D1 à 589.6 nm et D2 à 589 nm), les détecteurs comptent les photons qui ont résonné avec ceux d’une cellule contenant du sodium gazeux à près de 200°C. Ce phénomène atomique permet de définir un très fin pinceau dans la raie du sodium de 25 mÅ. En choisissant la polarisation d’entrée et en plaçant cette cellule dans un champ magnétique de 4 kG, une mesure est obtenue sur le flanc gauche de la raie, puis en changeant de polarisation, sur le flanc droit. De la dissymétrie du comptage est extraite la vitesse Doppler entre le Soleil et l’instrument, une mesure régulière (toutes les 10s) permet d’étudier les fluctuations de cette vitesse et d’en déduire la fréquence de chaque mode. Plus la durée d'observation est grande, plus la précision de la mesure est élevée puisqu’elle est donnée par l’inverse du temps d’observation. Il convient donc de suivre continûment le Soleil soit avec des instruments placés en réseau autour de la Terre (réseau français IRIS, réseau anglais BISON) soit en satellisant l’instrument comme GOLF et en le plaçant au point de Lagrange L1. Après plusieurs années d’observation la précision sur les fréquences est de quelques 10-5 et la vitesse du son est extraite à mieux que 10-3 près jusqu'à 6% du centre du Soleil, ce qui permet de tester les processus physiques à quelques %. La précision atteinte permet aussi l'extraction du profil de rotation jusqu'à la limite du coeur nucléaire.
Le prototype d'un nouvel instrument GOLF-NG est en construction au DAPNIA, entre les trois services SAp, SEDI et SIS, en collaboration avec les observatoires de Bordeaux, Nice et l’institut de Ténérife, l’objectif est d’améliorer d’un facteur 10 la sensibilité instrumentale afin de mesurer un grand nombre de modes de gravité et leur variation temporelle. L’objectif est d’atteindre des vitesses superficielles de 0.1 mm/s.
L’instrument spatial GOLF a été réalisé par l’Institut d’astrophysique spatial d’Orsay, le DAPNIA au CEA, l’institut d'Astrophysique des Canaries (IAC), et les Observatoires de Bordeaux et de Nice. Une cinquantaine de scientifiques, d’ingénieurs et de techniciens y ont participé.
A gauche : Le principe de fonctionnement de l'instrument.
A droite : Photo de l'instrument pendant sa construction.
• Thèmes de recherche du Service d'astrophysique › Data-SAp
• Le Département d'Astrophysique // UMR AIM (DAp) • The Astrophysics Division (DAp)
• Laboratoire de Modélisation des Plasmas Astrophysiques • Laboratoire Dynamique des Etoiles, des (Exo)planètes et de leur Environnement • Astrophysical Plasma Modelling Laboratory • Laboratory Dynamics of Stars, (Exo)-planets and their Environment
