Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers

La dynamique des étoiles et leurs interactions avec leur système

La dynamique de la rotation des étoiles influence fortement leur évolution et celle de leur environnement planétaire. L'hélio- et l’astérosismologie spatiale ont récemment permis une révolution des observations de la dynamique des étoiles. Ils ont révélé, par exemple, que la region radiative du Soleil est proche d'une rotation uniforme tandis que ceux des étoiles sous-géantes et géantes rouges ralentissent drastiquement pendant leur évolution. Ces résultats importants démontrent que de puissants mécanismes dynamiques (ondes internes, champs magnétiques, turbulences) sont en action pour extraire le moment cinétique tout au long de l'évolution des étoiles.

Simultanément, une très grande diversité de systèmes stellaires a été découverte et leur nombre augmentera fortement grâce à de nouvelles missions spatiales (K2, CHEOPS, TESS, JWST, PLATO) et de nouveaux instruments au sol (SPIRou). Il est donc urgent de progresser dans notre compréhension des interactions étoile-planète et étoile-étoile: les processus dynamiques complexes conduisant à la dissipation des marées dans les étoiles et leurs planètes jouent un rôle clé pour façonner l'architecture orbitale de leurs systèmes et ils peuvent profondément modifier leur évolution dynamique.

Pour interpréter et accompagner ces percées observationnelles, il est nécessaire d'élaborer maintenant de nouveaux modèles théoriques et numériques d'évolution à long terme des étoiles magnétiques en rotation et de leurs systèmes. Pour atteindre cet objectif ambitieux, le projet SPIRE développera de nouvelles équations séculaires novatrices, des prescriptions et des lois d'échelle qui décriront de façon cohérente tous les mécanismes dynamiques qui transportent le moment cinétique et entraînent la dissipation des marées dans les étoiles à l'aide de modélisations semi-analytiques avancées et de simulations numériques. Ils seront mis en œuvre dans la nouvelle génération du code dynamique d'évolution stellaire  STAREVOL et du code N-corps ESPEM. Cela nous permettra de proposer des modèles intégrés et couplés pour l'évolution à long terme des étoiles et de leurs systèmes, qui ne peut pas être simulée directement en 3D. SPIRE fournira donc des contributions clés pour toute la communauté astrophysique: la compréhension de la dynamique des étoiles est une étape fondamentale pour comprendre notre Univers.

Contact : Stéphane MATHIS