Des étoiles aux planètes : le challenge COROT
Des étoiles aux planètes : le challenge COROT Lionel Bigot Thierry Corbard Merième Chadid Eric Chapellier François Fressin Slobodan Jankov Aurélien Garnier Pierre Morel Jean-Pierre Sareyan Fréderic Thévenin Jean-Claude Valtier Gabrielle Berthomieu (CoI) Tristan Guillot (CoI, représentant CS) Philippe Mathias (CoI) Janine Provost (CoI) Thierry Toutain (CoI)
La mission scientifique Vue générale Expérience de photométrie stellaire de très grande précision, basée sur des sessions d’observation de longue durée Deux programmes scientifiques, menés simultanément sur des régions adjacentes du ciel Sismologie stellaire Recherche d’exoplanètes
La mission scientifique Principe Détecter des variations relatives au cours du temps du flux lumineux stellaire (sur le disque de l'étoile) Les données COROT sont des courbes de lumière Modes d’oscillation (une centaine) Activité magnétique (irrégulière) Transits planétaires
Sismologie stellaire Etude des processus hydrodynamiques internes analyse en fréquence des modes d’oscillation (pression, gravité) entre 0.1 et 10 mHz (entre 1 min et 3 heures) demande une précision photométrique relative de 10-6 en lumière blanche Coeur nucléaire Zone radiative Zone convective Tachocline
Sismologie stellaire Etude des processus hydrodynamiques internes analyse en fréquence des modes d’oscillation (pression, gravité) entre 0.1 et 10 mHz (entre 1 min et 3 heures) demande une précision photométrique relative de 10-6 en lumière blanche
Sismologie stellaire Etude des processus hydrodynamiques internes analyse en fréquence des modes d’oscillation (pression, gravité) entre 0.1 et 10 mHz (entre 1 min et 3 heures) demande une précision photométrique relative de 10-6 en lumière blanche (Observations du Soleil par MDI)
Sismologie stellaire Etude des processus hydrodynamiques internes analyse en fréquence des modes d’oscillation (pression, gravité) entre 0.1 et 10 mHz (entre 1 min et 3 heures) demande une précision photométrique relative de 10-6 en lumière blanche Paramètres accessibles Contenu en Hélium et rayon du coeur, limites des zones convectives, profil de rotation interne…
Recherche d'exoplanètes détection par la méthode des transits précision photométrique relative de quelques 10-4 jusqu’à mv=15.5 analyse chromatique du signal à l’aide d’un prisme (3 couleurs) F/F t(hrs) 100 ppm ≈10 hrs Probabilité = Rpl/a ~ 1% en moyenne DF/F= (Rpl/Rstar)2 Terre : 10-4 , Jupiter : 10-2 Durée du transit = P 2Rstar/2a a1/2 Rstar Exemple Terre à 1 u.a
Les étoiles cibles Sismologie Sessions longues (150 jours) analyse spectrale fine séquence principale A, F, G cibles: analogues solaires, Scuti, Dor, Cep…
Les étoiles cibles Sismologie Sessions longues (150 jours) analyse spectrale fine séquence principale A, F, G cibles: analogues solaires, Scuti, Dor, Cep… Sessions courtes (20 jours) statistiques sur l’excitation des modes dans le diagramme HR nombreuses familles d'étoiles : A peculiar, sous-naines B, Be…
Les étoiles cibles Sismologie Sessions longues (150 jours) analyse spectrale fine séquence principale A, F, G cibles: analogues solaires, Scuti, Dor, Cep… Sessions courtes (20 jours) statistiques sur l’excitation des modes dans le diagramme HR nombreuses familles d'étoiles : A peculiar, sous-naines B, Be… Recherche d'exoplanètes naines rouges types spectraux F à M
L’instrument COROT radiateur Camera Objectif Baffle externe Mirroir M1 Mirror M2 Baffle externe Mirroir M1 Viseur d’étoile
* Les cibles dans le plan focal * * * * * * * * * 1.3 ° cible secondaire (m=9) * • étoiles faibles (11-16) * * • * • cible principale (m=6) (total max. 12000 cibles) * * échantillonage 1 s échantillonage 15 min * • * * • * champ de vue du télescope champ sismologique champ exoplanétaire très défocalisé focalisé + bi-prisme
* Les cibles dans le plan focal * * * * * * * * * 1.3 ° cible secondaire (m=9) * • étoiles faibles (11-16) * * • * • cible principale (m=6) (total max. 12000 cibles) * * échantillonage 1 s échantillonage 15 min * • * * • * champ de vue du télescope champ sismologique champ exoplanétaire très défocalisé focalisé + bi-prisme
Orbite et domaine de vol Orbite basse polaire inertielle Pour conserver une direction d'observation fixe pendant 6 mois sans être ébloui par le Soleil ni masqué par la Terre Paramètres orbitaux de référence a = 7274 km (altitude =896 km) e = 1.27.10-3 i = 90 degrés W = 12.5 degrés (J2000) Propriétés Torb = 6174 sec (1 h 43 min) Heure locale : - 4 min / jour Soleil à 90° de l'axe de visée : basculement du satellite Eté : ligne de visée à 18 h 50 Hiver : ligne de visée à 6 h 50
Le banc optique
Le telescope
Contributions à COROT-sismo Préparation de la mission: caractérisation sismique des cibles potentielles, analogues solaires, roAp
Contributions à COROT-sismo Préparation de la mission: caractérisation sismique des cibles potentielles, analogues solaires, roAp Préparation de l’exploitation: interprétation des fréquences en termes de structure de l’étoile, signature de différents processus physiques
Contributions à COROT-sismo Préparation de la mission: caractérisation sismique des cibles potentielles, analogues solaires, roAp Préparation de l’exploitation: interprétation des fréquences en termes de structure de l’étoile, signature de différents processus physiques Méthode: organisation d’exercices Hare&Hounds
Contributions à COROT-sismo Campagne systématique des champs COROT par spectroscopie & photométrie Focalisation sur les étoiles de type g Doradus delta scuti gamma dor
Contributions à COROT-sismo Campagne systématique des champs COROT par spectroscopie & photométrie Focalisation sur les étoiles de type g Doradus Détermination des paramètres fondamentaux; fréquence, modes de pulsation
Contributions à COROT-sismo Campagne systématique des champs COROT par spectroscopie & photométrie Focalisation sur les étoiles de type g Doradus Détermination des paramètres fondamentaux; fréquence, modes de pulsation Interactions pulsation/ convection: proposition d’un programme additionnel position (théorique) de la zone convective pour apparition du phénomène gamma doradus
Contributions à COROT-exo Prédiction théoriques: rayons des exoplanètes
Contributions à COROT-exo Prédiction théoriques: rayons des exoplanètes Préparation du suivi: combinaison transits/vitesses-radiales
Contributions à COROT-exo Prédiction théoriques: rayons des exoplanètes Préparation du suivi: combinaison transits/vitesses-radiales Mesure des albédos: estimations voie exoplanète et proposition d’un programme additionnel
Contributions à COROT-exo Prédiction théoriques: rayons des exoplanètes Préparation du suivi: combinaison transits/vitesses-radiales Mesure des albédos: estimations voie exoplanète et proposition d’un programme additionnel COROTlux: un simulateur des courbes de lumière COROT
Quelques étapes à retenir Eté 2005: appel à propositions pour le programme additionnel Sélection de « Guest Investigators » Juin 2006: COROTWeek 10 à Nice? Juillet 2006: Lancement de COROT Fusée Soyouz/Baïkonour
…Rendez-vous en 2006!