Study of chemical elements and seismic tests of the internal structure of the Sun and the stars
Etude des éléments chimiques et tests sismiques de la structure interne du Soleil et des étoiles
Résumé
Stellar physics groups different fields which come from hydrodynamic modelisation to asteroseismology, or abundances observations and extrasolar planets searching. The work presented in this thesis is diversified and is related to several of these fields. It uses computer tools of modelisation such as the TGEC (Toulouse-Geneva Evolution Code) or the adiabatic oscillations code PULSE.
The two first parts of this manuscript present by a theoritical way the transport processes and the principles of asteroseismology used in the stellar models.
The third part is interested by the asteroseismic signature of the helium diffusion in the late F-type stars et by its evolution. We show that the gradient created by the helium diffusion under the convective zone leads to a spike in the Fourier transform of the second differences of the oscillation frequences spectra. The more important is the gradient, the higher is the amplitude of the spike.
The fourth chapter studies the lithium depletion in stars with planet. Recent observations of Israelian et al. (2004) show that the cold stars with planet have an important lithium depletion, contrary to the stars without planet. Our overmetallic models have allowed to show, on the one hand that the $\mu$-gradient could stabilize the mixing in stars without planet, preventing the lithium destruction, and on the other hand that the destruction in stars with planet could come from shearing instabilities due to the planets migration to the central star.
Finally, the fifth part present a work on solar models with the new abundances of Asplund et al. (2005), which show a disagreement with the helioseismic inferrences. Our models simulating an undermetallic accretion at the beginning of the main sequence improve the situation but do not succeed to restore the agreement with helioseismology, despite the introduction of an overshooting and a rotational mixing under the base of the convective zone.
The two first parts of this manuscript present by a theoritical way the transport processes and the principles of asteroseismology used in the stellar models.
The third part is interested by the asteroseismic signature of the helium diffusion in the late F-type stars et by its evolution. We show that the gradient created by the helium diffusion under the convective zone leads to a spike in the Fourier transform of the second differences of the oscillation frequences spectra. The more important is the gradient, the higher is the amplitude of the spike.
The fourth chapter studies the lithium depletion in stars with planet. Recent observations of Israelian et al. (2004) show that the cold stars with planet have an important lithium depletion, contrary to the stars without planet. Our overmetallic models have allowed to show, on the one hand that the $\mu$-gradient could stabilize the mixing in stars without planet, preventing the lithium destruction, and on the other hand that the destruction in stars with planet could come from shearing instabilities due to the planets migration to the central star.
Finally, the fifth part present a work on solar models with the new abundances of Asplund et al. (2005), which show a disagreement with the helioseismic inferrences. Our models simulating an undermetallic accretion at the beginning of the main sequence improve the situation but do not succeed to restore the agreement with helioseismology, despite the introduction of an overshooting and a rotational mixing under the base of the convective zone.
La physique stellaire regroupe aujourd'hui différents domaines qui vont de la modélisation hydrodynamique à l'astérosismologie en passant par les observations d'abondances et la recherche de planètes extrasolaires. Le travail présenté dans cette thèse s'est voulu diversifié et fait appel à plusieurs de ces domaines. Il utilise les outils informatiques de modélisation tels que le TGEC (Toulouse-Geneva Evolution Code) ou le code d'oscillations adiabatiques PULSE.
Les deux premières parties de ce manuscrit présentent de manière théorique les processus de transport et les principes de l'astérosismologie utilisés dans les modèles stellaires.
La troisième partie s'interesse à la signature astérosismique de la diffusion de l'hélium dans les étoiles de type F tardives et à son évolution. Nous montrons que le gradient créé par la diffusion de l'hélium sous la zone convective conduit à un pic dans le transformée de Fourier des secondes différences de spectre de fréquences d'oscillations. Plus le gradient est important, plus l'amplitude du pic est grande.
Le quatrième chapitre étudie la destruction du lithium dans les étoiles avec planètes. De récentes observations de Israelian et al. (2004) montrent que les étoiles froides avec planètes présentent une destruction du lithium importante, contrairement aux étoiles sans planètes. Nos modèles surmétalliques ont permis de montrer d'une part que le gradient de µ pouvait stabiliser le mélange dans les étoiles sans planètes, empêchant la destruction du lithium, et d'autre part que cette destruction dans les étoiles avec planètes pouvait provenir d'instabilités de cisaillement dues à la migration des planètes vers leur étoile centrale.
Enfin, la cinquième partie présente un travail sur les modèles solaires avec les nouvelles abondances de Asplund et al. (2005), qui présentent un désaccord avec les déductions héliosismiques. Nos modèles simulant une accrétion sous-métallique au début de la séquence principale améliorent la situation mais ne réussissent pas à rétablir l'accord avec l'héliosismologie, malgré l'introduction d'un overshooting et d'un mélange rotationnel sous la base de la zone convective.
Les deux premières parties de ce manuscrit présentent de manière théorique les processus de transport et les principes de l'astérosismologie utilisés dans les modèles stellaires.
La troisième partie s'interesse à la signature astérosismique de la diffusion de l'hélium dans les étoiles de type F tardives et à son évolution. Nous montrons que le gradient créé par la diffusion de l'hélium sous la zone convective conduit à un pic dans le transformée de Fourier des secondes différences de spectre de fréquences d'oscillations. Plus le gradient est important, plus l'amplitude du pic est grande.
Le quatrième chapitre étudie la destruction du lithium dans les étoiles avec planètes. De récentes observations de Israelian et al. (2004) montrent que les étoiles froides avec planètes présentent une destruction du lithium importante, contrairement aux étoiles sans planètes. Nos modèles surmétalliques ont permis de montrer d'une part que le gradient de µ pouvait stabiliser le mélange dans les étoiles sans planètes, empêchant la destruction du lithium, et d'autre part que cette destruction dans les étoiles avec planètes pouvait provenir d'instabilités de cisaillement dues à la migration des planètes vers leur étoile centrale.
Enfin, la cinquième partie présente un travail sur les modèles solaires avec les nouvelles abondances de Asplund et al. (2005), qui présentent un désaccord avec les déductions héliosismiques. Nos modèles simulant une accrétion sous-métallique au début de la séquence principale améliorent la situation mais ne réussissent pas à rétablir l'accord avec l'héliosismologie, malgré l'introduction d'un overshooting et d'un mélange rotationnel sous la base de la zone convective.