Figure 1 : Spectre d’oscillation typique d’une géante rouge, avec identification des degrés radiaux d’oscillations (de 0 à 3) et des modes mixtes (m) au voisinage des modes de degré 1.

L’examen de la grande séparation a montré dans un premier temps que le millier de géantes rouges montrant des oscillations ressemblant à celles mesurées sur le Soleil présentent des spectres d’oscillation très semblables. Les dissemblances des spectres semblant fortuites, uniquement dues au caractère aléatoire de l’excitation des ondes, une technique a été imaginée pour les corriger et retrouver une information moins bruitée. Après correction, il est alors prouvé que, à un facteur d’échelle près, toutes les étoiles géantes oscillent sur le même motif (Figure 2). Ceci met fortement en évidence l’homologie de structure des géantes, contrairement aux étoiles naines, qui brûlent encore l’hydrogène dans leur coeur.

Figure 2 : Spectres d’oscillation des géantes observées par CoRoT, classés par grande séparation. Le classement A ne tient pas compte de l’identification du motif universel : l’aspect de la figure est brouillé ; en B, après correction et classement selon cette correction, le motif universel apparaît, et c’est cet accord qui valide la méthode et ses conséquences. Cliquer sur l’image pour l’agrandir

Ce résultat est riche d’une très heureuse conséquence. Avec l’identification de ce motif universel - car toutes les étoiles géantes rouges qui présentent un spectre d’oscillation suivent ce motif - l’identification des spectres d’oscillation devient évidente. La mesure des fréquences propres d’oscillation et l’identification des degrés angulaires et ordres radiaux des modes d’oscillation permet alors d’exploiter les spectres en détail. Les très petits écarts de fréquences entre le motif universel mis en évidence et un spectre réel, qui distinguent chaque étoile, peuvent être interprétés en physique stellaire pour reconstruire la structure interne des géantes rouges (structure du coeur radiatif, base de l’enveloppe convective, région de seconde ionisation de l’hélium...). Voir le site de l’INSU-CNRS Note 1 : La grande séparation varie comme la racine carrée de la masse volumique de l’étoile. Les géantes rouges étant en moyenne 1000 fois moins denses que le Soleil, leur grande séparation est une trentaine de fois plus petite que celle du Soleil. Les valeurs mesurées par CoRoT varient, selon le rayon stellaire (que l’on peut déduire des mesures sismiques), de 0.6 à 10 millionième de Herz (périodes entre 1 et 15 jours). Plus le rayon stellaire est grand, moins l’étoile est dense, et plus graves sont les fréquences d’oscillation. Note 2 : Lancé le 27 décembre 2006, CoRoT a été développé et est exploité par l’Agence spatiale française (CNES) en lien avec ses partenaires nationaux (Observatoire de Paris et CNRS-INSU) et internationaux (Autriche, Allemagne, Belgique, Brésil, Espagne et l’Agence spatiale européenne). CoRoT est équipé d’un télescope de 27 centimètres de diamètre, associé à une caméra composée de 4 détecteurs CCD (charge-coupled device), sensible aux très petites variations d’intensité lumineuse des étoiles. Référence The universal red-giant oscillation pattern ; an automated determination with CoRoT data B. Mosser, K. Belkacem, M.J. Goupil, E. Michel, Y. Elsworth, C. Barban, T. Kallinger, S. Hekker, J. DeRidder, R. Samadi, F. Baudin, F.J.G. Pinheiro, M. Auvergne, A. Baglin, C. Catala, 2010, Accepté dans A&A Letters Contact Benoît Mosser (Observatoire de Paris, LESIA et CNRS)

Dernière modification le 22 février 2013

Figure 1 : Spectre d’oscillation typique d’une géante rouge, avec identification des degrés radiaux d’oscillations (de 0 à 3) et des modes mixtes (m) au voisinage des modes de degré 1.

The careful analysis of the large separation has first shown that the red giants showing solar-like oscillations (about a thousand) present in fact very similar solar spectra. The differences are in fact only fortuitous ; they result from the stochastic excitation of the modes. A dedicated tool has been set up for correcting these differences. We then obtain a much less noisy information. With the correction, all red-giant show very similar oscillation patterns (Fig. 2). This shows clearly the structure homology of giants, contrary to dwarf stars which still burn hydrogen in their core.

Figure 2 : Spectres d’oscillation des géantes observées par CoRoT, classés par grande séparation. Le classement A ne tient pas compte de l’identification du motif universel : l’aspect de la figure est brouillé ; en B, après correction et classement selon cette correction, le motif universel apparaît, et c’est cet accord qui valide la méthode et ses conséquences. Cliquer sur l’image pour l’agrandir

This result has important consequences. First, the identification of the universal pattern (really universal, since all red giants showing solar-like oscillation present the same oscillation pattern), the mode identification is obvious. The identification of the mode degrees allows us to benefit from the most precise asteroseismic information. Furthermore, we have then access to the tiny frequency differences that characterize each individual oscillation spectrum, and we can derive from this signature the stellar interior structure. See the PR of INSU-CNRS Note 1 : The large separation frequency varies as the square root of the stellar density. Red giants being typically 1000 times less dense than the Sun, their large separation is about 30 times smaller. Values measured with CoRoT are in the range [0.6, 10 microHz], depending on the stellar radius. Giant with a large radius are less dense and present lower oscillation frequency. Note 2 : The CoRoT space mission (for Convection, Rotation and planetary Transits) was launched on 2006 December 27. It was developed and is operated by the (CNES), with participation of the Science Programs of ESA, ESAs RSSD, Austria, Belgium, Brazil, Germany and Spain. CoRoT has a 27-cm telescope, with a 4-CCD detector.

Reference The universal red-giant oscillation pattern ; an automated determination with CoRoT data B. Mosser, K. Belkacem, M.J. Goupil, E. Michel, Y. Elsworth, C. Barban, T. Kallinger, S. Hekker, J. DeRidder, R. Samadi, F. Baudin, F.J.G. Pinheiro, M. Auvergne, A. Baglin, C. Catala, 2010, Accepted in A&A Letters Contact Benoît Mosser (Observatoire de Paris, LESIA et CNRS)

Dernière modification le 4 mars 2013