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LUnivers Thermonucléaire Jean-Pierre CHIEZE DSM/DAPNIA/SAp Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 10-15 octobre 2004.

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1 LUnivers Thermonucléaire Jean-Pierre CHIEZE DSM/DAPNIA/SAp Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P octobre 2004

2 De lUnivers calme à lUnivers violent : vers le stade pré-supernova introduction de la dynamique interne Développement de calculs hydrodynamiques et magnétohydrodynamiques Meilleures prédictions des abondances de surface (observable) Effet de la métallicité

3 De lUnivers calme à lUnivers violent Contraintes observationnelles spatiales SoHO 2009 SDO: 2009 GOLFNG 2010 ? COROT 2006 MAX : vol en formation après 2010 ? De la sismologie solaire et stellaire à lanalyse des raies nucléaires

4 Introduction des effets de rotation et champ magnétique Déformation de létoile, Géométrie complexe, meilleure représentation de la convection Important pour les conditions initiales de lexplosion Profil de rotation interne du Soleil Le Soleil est la seule étoile où les processus dynamiques peuvent être étudiés en détail il faut continuer leffort... Renfort de la modélisation 1D, 2D et 3D au cours des prochains 5 ans et retour aux étoiles massives: collaboration DAPNIA, Bruxelles, Suisse Modes de gravité ?

5 Daprès S. Goriely (IAA, ULB) Estimation des incertitudes sur les taux de réactions ( T = K

6 Estimation des incertitudes sur les taux de réactions ( p T = K Daprès S. Goriely (IAA, ULB)

7 Impact des incertitudes dorigine nucléaire sur la nucléosynthèse par processus p dans les SNIa Daprès S. Goriely (IAA, ULB)

8 Impact sur la nucléosynthèse par processus p de deux modèles différents de SNIa Daprès S. Goriely (IAA, ULB)

9 Le reste de SN1572, distant de a.l. Image en rayons X prise par le satellite Chandra Onde de choc T K Pas de source centrale SN Ia ! 20 a.l.

10 Chandelles Standard? La relation de Phillips est approchée. De nombreuses supernovae sécartent du comportement moyen : cest une cause importantedincertitude dans la détermination des paramètres cosmologiques. Comprendre le(s) mécanisme(s) de lexplosion pour comprendre la « diversité » des supernovae. SNLS a Hawai acquiert des données a plus grandes distances mais de moins bonnes info spectroscopiques. SN factory Collecte depuis le sol des SN proches en spectro-photometrie precise donc une mine de comparaisons / modèles DUNE, projet de mesure de cisaillement, devrait inclure des SN (alerte photométrique photométrie) SNAP, delais importants, budget

11 Détonation Détonation Combustion supersonique propagation dun choc fort öCombustion complète öCorrélation « brighter-slower » Synthèse de 1,4 M sol {Fe} ENS Synthèse de 1,4 M sol {Fe} ENS Pas déléments de masses intermédiaires {Mg, Si, S, Ar, Ca} Pas déléments de masses intermédiaires {Mg, Si, S, Ar, Ca}

12 Déflagration Déflagration Combustion subsonique conduction thermique, turbulence, convection,... öNucléosynthèse : couches internes {Fe} - intermédiaires {Mg-Ca } – externes Ø} Corrélation « brighter-faster » Corrélation « brighter-faster » Faible vitesse des couches productrices déléments intermédiaires : km/s vs km/s obs. Faible vitesse des couches productrices déléments intermédiaires : km/s vs km/s obs. Surproduction déléments riches en neutrons : 54 Fe Surproduction déléments riches en neutrons : 54 Fe Faible hétérogénéité Faible hétérogénéité

13 Détonation Retardée Détonation Retardée Transition dune déflagration centrale vers une détonation öCombustion totale : synthèse de {Fe} et des éléments intermédiaires {Mg, Si, S, Ca} öPas de surproduction d éléments riches en neutrons öHétérogénéité, u exp = km/s Transition ad hoc déflagration / détonation Transition ad hoc déflagration / détonation Propagation ad hoc de la chaleur ( K)... Propagation ad hoc de la chaleur ( K)...

14 SNIa, Combustion Thermonucléaire, Fusion par Confinement Inertiel Lobjectif du Laser Mégajoule est de parvenir à lignition thermonucléaire et à la combustion. Cela entraîne un effort important concernant la modélisation physique et lexpérimentation dans le domaine de la combustion thermonucléaire. Thème transverse de la FR 2707, au sein de lInstitut Lasers et Plasmas Groupe « Combustion et Supernovae » multidisciplinaire : Astrophysique : DAPNIA, IAA (ULB), CRAL Combustion théorie/expériences : LCD, IRPHE, IUSTI Thermique : LET Mathématiques appliquées : MAB …

15 Détonations

16 Visualisations latérale et frontale dune détonation naturelle cellulaire Desbordes (LCD-CNRS) Presles (LCD-CNRS)

17 Détonations cellulaires Audit, Chièze, Vidal

18 Une évolution multicellulaire

19 Trois échelles emboîtées

20 FLAMMES et DEFLAGRATIONS

21 Flammes en gravité Faible gravité Gravité moyenne Forte gravité

22 Un Modèle de Déflagration Lexplosion débute comme une déflagration au centre naine blanche (WD) de carbone et doxygène dune masse de Chandrasekhar Lexplosion débute comme une déflagration au centre naine blanche (WD) de carbone et doxygène dune masse de Chandrasekhar Composition initiale C O Composition initiale C O Densité centrale x 10 9 g cm -3 Densité centrale x 10 9 g cm -3 Rayon initial x 10 8 cm Rayon initial x 10 8 cm Modèle numérique 3D fondé sur les équations d Euler de la dynamique des fluides, Modèle numérique 3D fondé sur les équations d Euler de la dynamique des fluides, Équation détat de la matière dégénérée, Équation détat de la matière dégénérée, Débit dénergie simplifié. Débit dénergie simplifié. Le modèle de la combustion turbulente aux échelles non résolues suppose que la combustion aux petites échelles est dominée par linstabilité de Rayleigh-Taylor. Le modèle de la combustion turbulente aux échelles non résolues suppose que la combustion aux petites échelles est dominée par linstabilité de Rayleigh-Taylor. Taille minimum dune cellule AMR : cm, Taille minimum dune cellule AMR : cm, 10 8 cellules de calcul cellules de calcul. Les grandes structures sélèvent, les matériaux non brûlés senfoncent ; La combustion atteint la surface : r ~ 5-6 x 10 8 cm. Les grandes structures sélèvent, les matériaux non brûlés senfoncent ; La combustion atteint la surface : r ~ 5-6 x 10 8 cm. Environ 50% est brûlée, et libère 1.3 x ergs dénergie nucléaire. Environ 50% est brûlée, et libère 1.3 x ergs dénergie nucléaire. La vitesse dexpansion atteint cm s -1 La vitesse dexpansion atteint cm s Gamezo, Khokhlov, Oran, Chtchelkanova, Rosenberg

23

24 Le reste de SN G , vieux de ans Image en rayons X prise par le satellite Chandra Filaments riches en O, Ne, Mg Pulsar ! SN II…


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