Résumé

Cet atelier s’inscrit dans les activités du "Aarhus Red Giant Workshop", une série d’ateliers qui se tiennent annuellement en Europe depuis 2012. Les ateliers visent à rassembler la communauté des théoriciens et des modélisateurs stellaires afin de s’attaquer aux problèmes des modèles numériques mis en lumière par le sondage sismique des géantes rouges. Le groupe de travail implique une vingtaine de chercheurs, en majorité européens, tous membres des consortia KASC/TASC des missions Kepler et TESS. La majorité des développeurs de codes d’évolution et d’oscillation stellaires de par le monde sera présente. Il s’agit de véritables ateliers de travail numérique pendant lesquels les participants, sur la base de cas d’étude représentatifs des stades clés de l’évolution des géantes rouges, calculent des modèles stellaires et leurs spectres d’oscillations en adoptant les mêmes prescriptions pour les paramètres des modèles. Le groupe recherche les causes des désaccords éventuels entre les différents codes numériques. In fine, nos objectifs sont d’identifier les meilleures pratiques de modélisation et les
diagnostics sismiques les plus pertinents à mettre en oeuvre. Nous voulons nous entendre sur le jeu minimum d’observables requis pour caractériser les étoiles géantes rouges à différents degrés de précision et d’exactitude. Ce type de travail est indispensable pour pouvoir exploiter de façon optimale les données des missions Kepler et TESS et préparer efficacement la mission PLATO/ESA (2026).

Au-delà de la séquence principale, la structure interne des géantes rouges est influencée par toute l’histoire de leur évolution. Pour cette raison, elles sont la clef de compréhension de l’évolution des étoiles de faible masse. Une des principales révolutions apportées par la photométrie spatiale de ultra haute précision - en particulier avec les missions CoRoT, Kepler et TESS - a été la détection d’oscillations de type solaire dans des milliers d’étoiles géantes rouges. Ces oscillations portent, qui plus est, un caractère mixte (gravito-acoustique) qui permet de sonder à la fois les régions proches du coeur et l’enveloppe de ces étoiles. Ces observations ont permis de mettre en lumière les limites des modèles actuels de structure interne et d’évolution stellaire, comme jamais auparavant. Il est maintenant établi que tout futur progrès passe nécessairement par une amélioration significative de la description des processus dynamiques dans ces étoiles évoluées.

Le "Aarhus Red Giant Workshop" est une série d’ateliers qui se tiennent annuellement en Europe depuis 2012. Les ateliers visent à rassembler la communauté des théoriciens et des modélisateurs stellaires afin de s’attaquer aux problèmes des modèles numériques mis en lumière par le sondage sismique des géantes rouges. Le groupe de travail implique une vingtaine de chercheurs, en majorité européens, tous membres des consortia KASC/TASC des missions Kepler et TESS. La majorité des développeurs de codes d’évolution et d’oscillation stellaires de par le monde sera présente, soit une quinzaine de chercheurs et quelques doctorants et post-doctorants. Il s’agit de véritables ateliers de travail numérique pendant lesquels les participants, sur la base de cas d’étude définis par tous et représentatifs des stades clés de l’évolution des géantes rouges (montée de la branche des géantes et ‘bump’, flash de l’hélium, fusion ‘calme’ de l’hélium au centre), calculent des modèles stellaires et leurs spectres d’oscillations en adoptant les mêmes prescriptions pour les paramètres des modèles (données de la physique telles les opacités, l’équation d’état ou les taux des réactions thermonucléaires ; constantes physiques et astronomiques). Le groupe compare ensuite exhaustivement les résultats et recherche les causes des désaccords éventuels entre les différents codes numériques. In fine, nos objectifs sont d’identifier les meilleures pratiques de modélisation et les
diagnostics sismiques les plus pertinents à mettre en oeuvre. Nous voulons nous entendre sur le jeu minimum d’observables requis pour caractériser les étoiles géantes rouges à différents degrés de précision et d’exactitude. De tels travaux de comparaison de codes d’évolution et d’oscillation avaient déjà été menés à bien lors de la préparation de la mission CoRoT (Monteiro et al 2006, Lebreton et al 2008a, b, Moya et al. 2008) et avaient permis d’assurer la fiabilité sur la séquence principale de 5 codes européens d’évolution stellaire (Cesam-France, Garstec-Allemagne, Astec-Danemark, Clés-Belgique, Starrox-Angleterre) et d’une dizaine de codes d’oscillations. L’extension de ces efforts vers les stades de géante rouge est indispensable pour pouvoir exploiter de façon optimale les données des missions Kepler et TESS et préparer efficacement la mission PLATO/ESA (2026). A cet égard, deux des codes participants sont développés au LESIA : le code d’évolution stellaire cestam (Y. Lebreton) et le code d’oscillations ACOR (R.-M. Ouazzani). De plus, l’équipe SEISM du Pôle Etoile du LESIA est très impliquée via son appartenance au KASC de Kepler et par ses responsabilités à divers niveaux dans le Consortium PLATO. Notre participation régulière à ces ateliers nous permet de nous assurer de la performance des outils de modélisation stellaire développés au sein du LESIA, et de leur visibilité internationale.

Programme scientifique préliminaire

L’atelier se focalisera sur la comparaison fine des résultats de plusieurs codes de structure interne stellaire et de quelques codes de calcul d’oscillations. Au cours de ces ateliers numériques, nous modélisons on-the-fly, discutons, comparons. Les ateliers précédents se sont focalisés sur la comparaison des résultats des modèles, pour différentes valeurs de la masse des étoiles, à plusieurs stades d’évolution et pour une composition chimique
correspondant à un mélange solaire. La physique introduite dans les différents codes était homogène et décidée au préalable (aux variations d’implémentation numérique près).

Il s’agit maintenant d’étudier les effets fins dus aux différents choix possibles pur la physique. Quelques exposés oraux ciblés viendront compléter ce programme.

Dernière modification le 9 mai 2023