Détection et modélisation de binaires sismiques avec Kepler

Detection and modelling of seismic binaries with Kepler

• Auteur / Autrice : Frédéric Marcadon
• Direction : Thierry Appourchaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Soutenance le 20/03/2018
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'astrophysique spatiale (Orsay, Essonne ; 1990-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Verstraete
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Appourchaux, Laurent Verstraete, Thierry Corbard, Sylvain G. Korzennik, Marie-Jo Goupil, Jérôme Ballot, Orlagh Creevey
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Thierry Corbard, Sylvain G. Korzennik

Mots clés

Mots clés contrôlés

Astrométrie

Analyse des données

Étoiles -- Structure

Astérosismologie

Mots clés libres

Astérosismologie

Physique stellaire

Analyse de données

Asteroseismology

Stellar physics

Data analysis

Résumé

Le satellite spatial Kepler a détecté des oscillations de type solaire parmi plusieurs centaines d'étoiles, permettant la détermination de leurs propriétés physiques à l'aide de l’astérosismologie. Les modèles d'évolution stellaire et les lois d'échelle employés pour déterminer les paramètres tels que la masse, le rayon et l'âge nécessitent toutefois une calibration adaptée. Dans ce contexte, l'utilisation des systèmes binaires présentant des oscillations de type solaires pour les deux étoiles semble particulièrement appropriée. Au cours de cette thèse, nous avons procédé à un travail de détection de ces binaires sismiques parmi les données de Kepler ainsi qu'au développement des outils nécessaires à leur analyse. Bien que la découverte d'une nouvelle binaire sismique semblait très peu probable, nous avons pu rapporter pour la toute première fois la détection d'oscillations de type solaire associées aux deux étoiles les plus brillantes d'un système triple, à savoir HD 188753. À partir de la modélisation, nous avons déterminé des âges semblables pour les deux étoiles détectées en astérosismologie, comme attendu en raison de leur origine commune. Par ailleurs, nous avons entrepris la première analyse orbitale de ce système hiérarchique dans le but d'obtenir une estimation directe des masses et de la parallaxe. Finalement, l'exemple de HD 188753 illustre notre capacité à détecter et à modéliser chacune des étoiles d'un système binaire ou multiple tout en réalisant l'analyse orbitale de celui-ci. Les différents outils développés au cours de cette thèse seront intensivement utilisés dans le cadre des futures missions TESS et PLATO.

The Kepler space telescope detected solar-like oscillations in several hundreds of stars, providing a way to determine their physical properties using asteroseismology. However, the stellar evolutionary models and scaling relations employed to determine parameters such as the mass, the radius and the age require a proper calibration. In this context, the use of seismic binaries showing solar-like oscillations in both stars is especially suitable. During this thesis, we have worked towards the detection of such seismic binaries from the Kepler database and developed the necessary tools to study them. Although the discovery of a new seismic binary was very unlikely, we were able to report for the first time the detection of solar-like oscillations in the two brightest stars of a triple stellar system, namely HD 188753. Using stellar modelling, we found compatible ages for the two stars derived from asteroseismology, as expected from their common origin. In addition, we performed the first orbital analysis of this hierarchical system in order to derive a direct estimate of masses and parallax. Finally, the example of HD 188753 shows our capability to detect and model each of the stars of a binary or multiple system and to perform the orbital analysis of this one. The various tools developed during this thesis will be extensively used in the context of the future missions TESS and PLATO.