Etude des opacités spectrales dans les zones radiatives des intérieurs stellaires

• Auteur / Autrice : Maëlle Le Pennec
• Direction : Sylvaine Turck-Chièze, Xavier Ribeyre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Astérosismologie

Plasmas, Astrophysique des

Astrophysique

Mots clés libres

Physique stellaire

Processus atomiques

Résumé

Les progrès de l'hélio- et de l'astérosismologie permettent aujourd'hui de sonder les étoiles avec une précision jusqu'à présent inégalée. Cependant, la comparaison de ces observations avec les prédictions des codes de structure stellaire montre des différences significatives, qui pourraient être liées à une mauvaise connaissance de la production et du transport du rayonnement dans les étoiles. Deux cas sont étudiés dans ce manuscrit : les Bêta-Céphei et le Soleil. L'étude des Bêta-Céphei montre des difficultés à prédire leurs modes d'oscillations, générés par un pic d'opacité des éléments du groupe du fer (principalement chrome, fer et nickel) autour de logT=5. 3 via le kappa-mécanisme. Dans la première partie de ce manuscrit, j'expose le principe de ce mécanisme et montre qu'il suppose une détermination fine des paramètres de l'étoile mais aussi des opacités des trois éléments cités. Je présente ensuite le résultat d'une expérience menée au LULI en 2011 sur ces trois mêmes éléments, confronté aux calculs d'opacité utilisés en astrophysique et à de nouveaux calculs d'opacité. Ce travail montre la limite de certains calculs d'opacité utilisés en astrophysique. Des écarts entre les prédictions des modèles solaires et les observations sismiques sont aussi observés et conduisent à ré-examiner les calculs de transfert de rayonnement dans la zone radiative solaire. La seconde partie de ce manuscrit est consacrée à cet axe de recherche et à toutes ses difficultés, avec la mise en place d'une nouvelle plateforme expérimentale dédiée à la mesure des opacités dans les conditions solaires. Une étude plus théorique sur la prise en compte de nouveaux calculs est également présentée.

Helio- and asteroseismology allow a fine knowledge of the structure of stars. However, the comparisons of these observations with the predictions of stellar structure codes show discrepancies, which could be linked to a bad knowledge of the production and transport of energy. This manuscript focuses on two cases : Beta-Cephei and the Sun. The study of Beta-Cephei has shown some difficulties to predict their oscillation modes, directly linked to an opacity bump of the elements of the iron group (mainly chromium, iron and nickel) around logT=5. 3 through the kappa-mechanism. In the first part of this manuscript, I explain the principle of this mechanism. I show that it implies a fine determination of the parameters of the star but also of the opacity of the three previous elements. I then present the result of an experiment performed at LULI facility in 2011 on these three elements, compared to the opacity used in astrophysics but also to new calculations. This study shows the limitations of some calculations used in astrophysics. Discrepancies between solar models and helioseismic observations are also observed and encourage to look at the radiative transfer calculations in the solar radiative zone. The second part of this manuscript is dedicated to this purpose, with the proposal of a new experimental plateform for the measurement of opacities in the conditions of the radiative zone. I also show in this part a more theoretical study with the impact of new opacity calculations on the solar model but also on solar-like stars models.