Jusqu’à la fin des années 1990, le développement des modèles d’évolution stellaire qui permettent de comprendre l’évolution structurelle et nucléaire des étoiles depuis leur formation jusqu’aux phases avancées de leur vie, s’est concentré sur l’amélioration de la microphysique (l’équation d’état, les opacités, etc.). La situation a alors drastiquement changé avec l’avènement de l’étude de la dynamique interne des étoiles, de leur magnétisme et de leurs interactions avec leur environnement.
Ainsi, avec l’exploitation scientifique des missions spatiales d’hélio- et d’astérosismologie SOHO, CoRoT, Kepler et K2 et la préparation de la mission PLATO, il devient maintenant nécessaire de construire une nouvelle génération de modèles stellaires prenant en compte les phénomènes dynamiques tels que la rotation, le magnétisme, la convection, la turbulence, les ondes, les vents, etc. Toute la difficulté réside dans le fait que ces phénomènes sont pour la plupart multidimensionnels, non axisymétriques, avec des temps caractéristiques courts en regard des millions et milliards d’années des échelles de temps séculaires caractérisant l’évolution nucléaire des étoiles. Les chercheurs du LDEE développent donc des équations 2D moyennées pour décrire les processus séculaires de transport du moment cinétique et des éléments chimiques dans les étoiles (en particulier dans les régions radiatives) et dérivent des prescriptions ou des lois d’échelles pour les phénomènes hautement non-axisymétriques, non linéaires et/ou turbulents à partir de modèles semi-analytiques avancés, de simulations numériques 3D non linéaires et parfois même d’expériences de laboratoire. L’objectif est alors d’élaborer de nouvelles générations de modèles stellaires, en particulier en développant le code STAREVOL conjointement avec les Universités de Genève, de Montpellier et de Bruxelles, et de calculer de larges ensembles de modèles appelés grilles pour comparaison aux observables astrophysiques en particulier sismiques.
Echelles de temps et échelles spatiales respectives des processus dynamiques dans les étoiles et de l’évolution stellaire; Decressin, Mathis, et al. (2009).
Evolution séculaire de la rotation dans le cœur d’une étoile de type solaire en fonction de l’âge sous l’action combinée de la turbulence de cisaillement, des ondes internes de gravité et des flots méridiens qu’elles induisent; Mathis et al. (2013).
Perturbation de la composition chimique d’une étoile de type solaire du fait du mélange rotationnel dû à l’action combinée de la turbulence de cisaillement, des ondes internes de gravité et des flots méridiens qu’elles induisent; Mathis et al. (2013).
Stades évolutifs des étoiles géantes rouges de faibles masses révélés par le satellite Kepler (en bleu, les étoiles brulent leur hydrogène en couche et sinon leur hélium dans leur coeur); Bedding, …, Garcia et al. (2011).
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