Inférence des propriétés physiques de régions d'ionisation stellaires au moyen de glitchs sismiques
Inferring the physical properties of stellar ionisation regions through seismic glitches
par Pierre HOUDAYER sous la direction de Marie-Jo GOUPIL et de Daniel REESE
Thèse de doctorat en Astronomie et astrophysique
ED 127 Astronomie et astrophysique d'Île-de-France

Soutenue le mercredi 19 octobre 2022 à Université Paris Cité

Sujets
  • Astérosismologie
  • Étoiles -- Masses
  • Statistique bayésienne

Les thèses de doctorat soutenues à Université Paris Cité sont déposées au format électronique

Consultation de la thèse sur d’autres sites :

https://theses.hal.science/tel-04473876 (Version intégrale de la thèse (pdf))
Theses.fr (Version intégrale de la thèse (pdf))

Description en anglais
Description en français
Mots clés
Astérosismologie, Physique stellaire, Glitchs sismiques, Théorie, Modélisation, Inférence bayésienne
Resumé
Si l'inférence sismique a de maintes fois démontré sa plus-value en ce qui concerne la détermination des paramètres stellaires, leur estimation peut être sujette à des biais et ainsi demeurer incertaine. Un exemple frappant est celui de la dégénérescence masse-hélium, où les nombreuses possibilités pour modéliser la physique interne causent à la fois une mauvaise détermination de la masse de l'étoile et de son contenu en hélium. Dans ce contexte, une estimation indépendante de l'abondance d'hélium est d'un double intérêt : en plus de réduire considérablement notre incertitude à propos de la masse de l'étoile, elle pourrait nous apporter de fortes contraintes sur sa physique interne. À cet égard, une approche prometteuse consiste à exploiter le glitch de l'ionisation, une déviation des fréquences d'oscillation due aux variations locales de structure rencontrées dans la région d'ionisation. Cependant, de nombreuses méthodes reposent aujourd'hui sur des modèles de perturbation ad-hoc et proposent une détermination de l'abondance d'hélium après calibration sur d'autres modèles, ce qui lui ôte son caractère indépendant.Dans ce manuscrit, on propose une approche alternative pour étudier le glitch de l'ionisation en dérivant un modèle cohérent de la région d'ionisation. On s'appuie sur une approximation analytique du premier exposant adiabatique dans une zone convective avant d'obtenir une structure complète de la région à l'équilibre hydrostatique. Cette structure se trouve alors dépendre de trois propriétés physiques fondamentales que sont l'abondance d'hélium en surface,la dégénérescence électronique dans la zone convective et l'étendue de la région d'ionisation.Une caractérisation du glitch de l'ionisation fondée sur un tel modèle nous permettra non seulement d'estimer l'abondance d'hélium sans recours à la calibration, mais également d'exploiter les contraintes sur la physique interne fournies par ces propriétés additionnelles. On propose ainsi un modèle du glitch faisant directement intervenir ces grandeurs et l'on évalue ses capacités d'inférence sur des données synthétiques. L'information retrouvée sur les propriétés physiques est importante, et l'on montre comment adapter la méthode pour gérer une contamination du glitch par des effets de surface en incluant un processus gaussien dans le modèle.