Physique stellaire, Astérosismologie, Héliosismologie, Traitement et analyse de données, Simulation 3D

Cette thèse est consacrée à la caractérisation et à l'étude de la rotation dans les étoiles de type solaire en séquence principale. Être en mesure de contraindre le profil de rotation, à la fois radial et latitudinal, de cette catégorie d'étoiles, et ceci de la surface jusqu'au coeur, est en effet une problématique fondamentale si l'on veut améliorer notre compréhension de l'évolution stellaire et de l'interaction des étoiles avec leur environnement. La première partie du manuscrit est donc constituée de deux chapitres introductifs qui présentent la problématique plus vaste dans laquelle s'inscrit ce travail de thèse et rappellent les notions nécessaires à la compréhension de la suite. En particulier, les bases de la dynamique stellaire sont détaillées, ainsi que les fondements de la théorie des oscillations des étoiles en rotation. La deuxième partie du manuscrit s'intéresse aux possibilités de caractérisation de la rotation de surface des étoiles de type solaire ouvertes aujourd'hui par des missions de suivi photométrique comme le satellite Kepler. Le Chapitre 3 s'intéresse à la mesure de la rotation de surface et de l'activité magnétique dans les étoiles observées par le satellite Kepler. Il présente en particulier la méthode de machine learning ROOSTER que j'ai développée au cours de ma thèse pour analyser les courbes de lumière collectées par Kepler. Il détaille également la méthode utilisée pour construire ce qui est le plus vaste catalogue photométrique de rotation stellaire de surface disponible aujourd'hui. Le Chapitre 4 présente les perspectives d'étude de la dynamique de la zone convective ouvertes par l'existence d'un tel catalogue. Les possibilités offertes par l'indicateur d'activité photométrique Sph y sont discutées. Deux méthodes pour estimer le nombre de Rossby, un paramètre clef pour caractériser la dynamique d'un fluide en rotation, sont présentées et mises en application avec des données observationnelles. La dernière partie du manuscrit est dédiée à l'exploration de possibilités de la rotation interne des étoiles de type solaire. Le Chapitre 5 s'intéresse au cas solaire avec l'étude des nouvelles perspectives instrumentales offertes par les spectrographes échelles, le principal objectif étant d'augmenter le rapport signal sur bruit des modes d'oscillation de basse fréquence, avec comme perspective ultime pour le futur la possibilité de caractériser de manière individuelle les modes de gravité (modes g) solaires. Les données obtenues durant la campagne d'observation de l'été 2018 avec le prototype Solar-SONG sont analysées avec le module apollinaire développé au cours de ma thèse. En comparant les données Solar-SONG avec celles acquises simultanément par d'autres instruments héliosismiques, je mets en évidence les performances héliosismiques prometteuses de Solar-SONG. Le Chapitre 6 élargit la perspective de l'étude des modes g stochastiques aux étoiles de type F, plus chaudes que le Soleil. La possibilité de mettre en évidence leur signature dans ces objets est discutée grâce à une approche par la simulation 3D réalisée avec le code ASH, dans le but d'y estimer l'amplitude des ondes de gravité excitées par la convection. Ces simulations sont les premières simulations 3D d'étoiles de type F incluant l'intérieur radiatif dans le domaine de simulation. L'influence de la rotation sur l'excitation des ondes de gravité est mise en évidence. Enfin, le Chapitre 7 présente les méthodes d'analyse de données mises en place pour essayer de mettre en évidence une telle signature dans les données avec les premiers résultats d'une telle analyse. Ce chapitre final discute également les possibilités de caractérisation additionnelle offertes par la présence de compagnons non-transitants pour deux des étoiles appartenant à l'échantillon sélectionné.