Thèse soutenue

Du transport de moment cinétique dans les zones radiatives stellaires, en 2D
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Auteur / Autrice : Louis Manchon
Direction : Frédéric BaudinJoão Pedro Cadilhe Marques
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
Date : Soutenance le 19/01/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
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-....)
référent : Faculté des sciences d'Orsay
Jury : Président / Présidente : Mathieu Langer
Examinateurs / Examinatrices : Juan Carlos Suárez Yanes, Marc-Antoine Dupret, Daniel Reese, Ana Palacios
Rapporteurs / Rapporteuses : Juan Carlos Suárez Yanes, Marc-Antoine Dupret

Résumé

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La rotation a d'importantes conséquences sur la structure interne des étoiles et leur évolution. La force centrifuge déforme l'étoile et s'oppose à la gravité, mimant une étoile de plus faible masse. Plus important encore, la circulation méridienne et la turbulence induites par la rotation mélangent les éléments chimiques, prolongeant la vie de l'étoile et altérant la détermination de son âge, un problème majeur en astrophysique. Enfin, l'interaction rotation-convection génère des champs magnétiques. L'activité associée a une influence décisive sur la survie des atmosphères planétaires. Les données astérosismiques des missions spatiales CoRoT et Kepler ont montré que les modèles 1D actuels de transport du moment cinétique dans les zones radiatives (viscosité turbulente et circulation méridienne) ne sont pas satisfaisants. D'autres mécanismes doivent être actifs: les ondes internes de gravité, les champs magnétiques, etc. Tous les modèles les décrivant sont actuellement incomplets et doivent en particulier tenir compte des effets 2D. La description 1D de la rotation est généralement justifiée par le fait que, dans les zones radiatives, la turbulence est beaucoup plus forte horizontalement que verticalement, supprimant les variations latitudinales de vitesse angulaire. Cette hypothèse pourrait être invalide près de l'axe de rotation. De plus, les ondes internes de gravité étant générées à la base des enveloppes convectives, le décalage Doppler qu'elles subissent en entrant dans la zone radiative dépend de la latitude. Elles sont ensuite filtrées dans la zone de transition entre les régions convective et radiative, présentant une forte rotation différentielle. Cette thèse est dédiée à l'implémentation dans un code d'évolution stellaire d'un traitement simplifié du transport du moment cinétique en 2D. Ce traitement est basé sur une méthode de déformation permettant de calculer la structure 2D de l'étoile, ainsi que les perturbations des différents champs induites par la rotation. Le transport du moment cinétique est ensuite traité en 2D, et permettra d'étudier plus en détail d'autres mécanismes de transport.