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Page de résumé pour ULgetd-10142011-145028

Auteur : Godart, Mélanie
E-mail de l'auteur : Melanie.Godart@ulg.ac.be
URN : ULgetd-10142011-145028
Langue : Anglais/English
Titre : Unveiling the internal structure and evolution of massive stars through their pulsation modes
Intitulé du diplôme : Doctorat en sciences
Département : FS - Département d'astrophysique, géophysique et océanographie
Jury :
Nom : Titre :
Aerts, C. Membre du jury/Committee Member
Eggenberger, P. Membre du jury/Committee Member
Montalban, Josefa Membre du jury/Committee Member
Shibahashi, H. Membre du jury/Committee Member
Ventura, P. Membre du jury/Committee Member
Rauw, Gregor Président du jury/Committee Chair
Dupret, Marc-Antoine Promoteur/Director
Noels, Arlette Promoteur/Director
Mots-clés :
  • massive stars/étoiles massives
  • internal structure/structure interne
  • asteroseismology/astérosismologie
  • stars/étoiles
  • astrophysics/astrophysique
  • stellar evolution/évolution stellaire
Date de soutenance : 2011-09-14
Type d'accès : Restreint/Intranet
Résumé :

Stars in the night sky are not as quiet as they seem. A human being wandering on Earth few billions years ago would have seen a different night sky, with different stars forming different constellations. Moving forward in time, he would have been the witness of stellar evolution as some stars would have suddenly shined while others disappeared forever.

Hard to realize at a time scale of human life, stars are born, evolve, and die in a limited lifetime which can last only a few million years for the most massive to trillion years for the less massive. Fortunately, it is not necessary to wait that long to study the formation and evolution of stars.

Stellar evolution can be studied on shorter time scales, on thousands of stars, at various evolutionary stages.

This is of great importance as stars shape the Universe and produce the chemical elements at the origin of life. Probing the internal structure of stars is however very challenging due to the opacity barrier of their superficial layers. One way to get around this issue is to study and interpret stellar pulsations. As seismologists extract information about Earth interior trough the study of earthquakes, asteroseismologists can study the internal structure of stars by studying their oscillations. In this thesis, this technique is used to study the internal structure and evolution of massive stars which are at least eight times more massive than our Sun and which have a spectral type between O and B.

The first part of this work is devoted to the determination of the $kappa$-mechanism instability domains for massive stars. In order to extend the computations to the post-main sequence phase of evolution, we develop a numerical technique in which the non-adiabatic computations for the stellar core are made, independently than for the envelope, within the quasi-adiabatic and the asymptotic treatment. In a second step, we investigate the pulsations modes in O main sequence stars and in B post-main sequence stars. The presence of g-modes in post-main sequence stars is closely related to the internal structure of the star and we study the effects of several physical factors on the occurrence of these modes. Finally, the last part of this work is dedicated to the characterization of strange mode pulsations. In particular, we focus on strange modes having an adiabatic counterpart, which are trapped into a superficial cavity. The effect of the model atmosphere on the excitation is investigated in addition to the characterization of their eigenfunctions.

Résumé en français:

Les étoiles qui illuminent la nuit ne sont pas aussi paisibles qu'elles ne le paraissent. Un être humain errant sur la terre il y a plusieurs milliards d'années aurait vu un ciel différent, avec d'autres étoiles formant d'autres constellations. En avançant rapidement dans le temps, il aurait été le témoin de l'évolution stellaire, témoin de la permanence de certaines étoiles et de la disparition soudaine d'autres.

Il est difficile de réaliser à l'échelle de temps de la vie humaine que les étoiles naissent, évoluent et meurent dans une durée de vie limitée qui peut s'étendre sur seulement quelques millions d'années pour les plus massives jusqu'à plusieurs milliards d'années pour les moins massives. Heureusement, il n'est pas nécessaire d'attendre aussi longtemps pour étudier la formation et l'évolution des étoiles.

L'évolution stellaire peut être étudiée sur des échelles de temps plus courtes, pour des milliers d'étoiles, à différents stades d'évolution.

Ceci est d'autant plus important que ce sont les étoiles qui façonnent l'Univers et produisent les éléments chimiques nécessaires à l'origine de la vie.

Sonder la structure interne des étoiles est cependant très difficile en raison de la barrière d'opacité que constituent leurs couches superficielles. Une façon de contourner ce problème est d'étudier et d'interpréter les pulsations stellaires. Comme les sismologues extraient des informations sur l'intérieur de la Terre par l'étude des tremblements de terre, les astérosismologues peuvent étudier la structure interne des étoiles en étudiant leurs oscillations. Dans cette thèse, cette technique est utilisée pour étudier l'évolution et la structure interne des étoiles massives, étoiles au minimum huit fois plus massives que notre Soleil et qui possèdent un type spectral entre O et B.

La première partie de ce travail est consacrée à la détermination des domaines d'instabilité liés au mécanisme $kappa$ pour les étoiles massives. Afin d'étendre les calculs à la phase de post-séquence principale, nous développons une méthode numérique dans laquelle les calculs non-adiabatiques sont réalisés pour le noyau stellaire, indépendamment de l'enveloppe, à partir de l'approximation quasi-adiabatique et du traitement asymptotique.

Nous étudions ensuite en plus de détails les modes de pulsation de quelques étoiles O de séquence principale ainsi que d'étoiles B de post-séquence principale.

La présence de modes de gravité dans ces dernières est étroitement liée à la structure interne de l'étoile et nous examinons les effets de plusieurs facteurs physiques sur l'apparition de ces modes.

Enfin, la dernière partie de ce travail est dédiée à la caractérisation des modes étranges. En particulier, nous nous concentrons sur les modes étranges ayant une contrepartie adiabatique, piégés dans une cavité superficielle. L'influence du modèle d'atmosphère sur l'excitation de ces modes est étudié ainsi que l'origine de leur cavité de propagation et les caractéristiques de leurs fonctions propres.

Autre version :
Fichiers :
Nom du fichier Taille Temps de chargement évalué (HH:MI:SS)
Modem 56K ADSL
[Restreint/Intranet] godart_these_bictel.pdf 12.03 Mb 00:28:38 00:01:04
Fichiers accessibles par l'Internet [Public/Internet] ou que par l'Intranet [Restreint/Intranet].

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