Les principaux programmes scientifiques menés par CHARA

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1 Les principaux programmes scientifiques menés par CHARA
Daniel Bonneau

2 Objectifs scientifiques de CHARA
"Sciences objectives", rapport de H.A. McAlister, 1998 Scientific and Technical Publications A.1. STELLAR ASTROPHYSICS – SINGLE STARS A.1.1 Emergent Fluxes and Effective Temperatures A.1.2 Photospheric Limb Darkening A.1.3 Linear Diameter A.1.4 Star Forming Regions A.1.5 Pre-Main Sequence Objects A.1.6 Young Stellar Objects A.1.7 Rotation A.1.8 Reddened Stars A.1.9 Flare Stars A.1.10 Calibration of Cepheid P-L relation A.1.11 Pulsation Properties of Mira-type LPV A.1.12 Surface Inhomogeneities A.1.13 P-mode Oscillations A.1.14 Wolf-Rayet Stars A.1.15 Cool Evolved Stars with Dust Shells A.1.16 Novae & Supernovae as Targets Opportunity A.2. STELLAR ASTROPHYSICS – BINARY & MULTIPLE STARS A.2.1 Masses A.2.2 Double-lined Spectroscopic Binaries A.2.3 Single-lined Spectroscopic Binaries A.2.4 Astrophysics of Close Binaries A.2.5 Duplicity/Multiplicity Surveys A.2.6 Distance Calibrations A.2.7 Low-Mass Companions Programmes en cours  voir les "CHARA meetings“ annuels et les publications Journée VEGA/CHARA 06/03/08

3 1- Physique stellaire des étoiles simples
Paramètres fondamentaux “The angular diameter of  Bootis”, David R. Ciardi et al. 2007, ApJ 659, 1623. Étoile chimiquement particulière A0p [M/H] = -2.0 CHARA Classic, [K], B = 227– 258 m (W1E1) et [H] B = 328 m (E1S1) PTI [K] B = 85 m – m et [H] B = 109 m Modèle de disque assombri  Équation de Stefan-Boltzmann  astrométrie interférométrie photométrie Modèle d’atmosphère Modèle d’évolution Journée VEGA/CHARA 06/03/08

4 1- Physique stellaire des étoiles simples
Assombrissement centre bord et rotation Deneb =  Cyg A2Ia , Jason .P. Aufdenberg et al., 2007, 3rd Chara meeting CHARA/FLUOR, [ K’], B = 152 – 313 m Modèle d’atmosphère en rotation P eq = 2.46 mas Requ/Rpole = 1.079 i = 33.5° PA = 150° + Paramètres physiques … Journée VEGA/CHARA 06/03/08

5 1- Physique stellaire des étoiles simples
Étoiles de la séquence principale “First results from the CHARA array: the interferometric radii of low-mass stars”, Dave, H. Berger et al., 2006, ApJ 644, 475 Six étoiles naines de type tardif (M1V – M3V) CHARA Classic, [K’], B = 331 m (S1E1) et 249 m (S2W2) CHARA/FLUOR, [K’], B = 314 m (W1E1)  UD + modèle d’atmosphère  LD , Teff, logg + distance  R/R Les modèles peuvent sous-estimer les rayons stellaires Écart faible pour étoiles déficientes en métaux Écart de 15-20% pour les étoiles riches en métaux Journée VEGA/CHARA 06/03/08

6 1- Physique stellaire des étoiles simples
Les Céphéides Détermination de la distance des céphéides par la méthode de Badde-Wesselink Effet d’assombrissement centre bord  k = UD/* Facteur de projection p = vpuls/vrad “The projection factor of  Cephei", Antoine Mérand et al., 2005, A&A 438, L9 CHARA/FLUOR, [K’], B = 313 m (E1W1) et 251 m (E2W1) d = 274  11 pc (HST) + courbe vrad(t) + courbe LD (t)  p = 1.27  0.06 0.007 pour vrad 0.020 pour  0.050 pour d Journée VEGA/CHARA 06/03/08

7 1- Physique stellaire des étoiles simples
Les Céphéides "Extended envelopes around Galactic Cepheids II. Polaris and  Cephei…“, Antoine Mérand et al., 2006, A&A 453, 155 CHARA/FLUOR, [K’], B = 33 m 5S1S2), 66 m (E1E2), 156 m (W2E2) et 251 m (E2W1)  Visibilité dans le 1er et le 2ème lobe Polaris,  UMi Assombrissement c-b I()/I(1) =  * =  mas  = 0.16 (modèle) enveloppe circumstellaire Fenv/F* = 1.5  0.4 % env = 7.6  02 mas, w = 0.5 mas Journée VEGA/CHARA 06/03/08

8 1- Physique stellaire des étoiles simples
Image des disques stellaires “imaging the surface of Altair" John D. Monnier et al., 2007, Science 317, 342 CHARA/MIRC, [H], 4 Tel = ouverture [195x265] m, /D  0.64 mas  V(B, PA) Reconstruction d’image par le code "Markov-Chain for optical Interferometry" (MACIM, Ireland, Monnier & Thureau, 2006, SPIE 6268) et la méthode du maximum d’entropie (Narayan & Nityananda, 1986 ARA&A 24, 127) N E paramètres du modèle de Roche-von Zeipel: Coef. assombrissement c-b gravitationnel  Tpole, Tequ (K), Rpole, Requ (R), i (°) et PA (°) A: image crée à partir d’un disque uniforme élliptique (v2 = 0.98) 4% d’erreur photométrique. B: image convoluée par un faisceau gaussien de 0.64 mas Intensité convertie en niveau de T = 7000, 7500 et 8000 K Journée VEGA/CHARA 06/03/08

9 2- milieu circumstellaire
Les étoiles Be "CHARA Array K’-Band measurements of the angular dimensions of Be star disks" Doublas, R. Gies et al., 2007, ApJ. 654, 527. CHARA Classic, [K’], B = 34 – 111 – 249 – 279 – 331 m  V(B, PA) modèle de disque isotherme en rotation képlérienne (Hummel & Vrancken 2000A&A 359, 1075) Densité du gaz Échelle de hauteur 0 = densité de base (g cm-3), n = exposant radial - Calcul d’une carte d’intensité du disque circumstellaire I = Sd (1 – e-) + S* e- avec Sd = P(Td) et S* = P(Teff) - Calcul de la visibilité et ajustement du modèle sur les observations paramètres observables: inclinaison id et angle de position d du disque circumstellaire. Cas d = 1.35 mas (FWHM) Id = 116° d = 116° 0 = g cm-3 n = 2.7  Cas,  Per,  Tau,  Dra, … Journée VEGA/CHARA 06/03/08

10 2- Étude du milieu circumstellaire
Disques de débris Observations interférométriques  Détermination de la distribution de matière Bases longues  hautes fréquences spatiales = disque stellaire seul Bases courtes  basses fréquences spatiales = étoile + disque de matière circumstellaire Grande précision dans la mesure de la visibilité "Circumstellar material in the Vega inner system… ", O. Absil et al., 2006, A&A 452, 237 CHARA/FLUOR [K], B = 30 et 150 m  Visibilités V(b)  Vega (A0V) ud =  mas + émission circumstellaire fenv/f*  1.3% (champ 7.8 AU). “A near-infrared interferometric survey of debris disk stars I. …  Eri and  Cet", E. Di Folco et al., 2007, A&A 475, 243 CHARA/FLUOR [K'], B = m  Visibilités V(b)   Cet (K2V): LD =  mas + émission circumstellaire fenv/f*  1%   Eri (G8V): LD =  mas + émission circumstellaire fenv/f* < 0.6% Résultats préliminaires, Rafael Millan-Gabet et al., 2007, 3ème CHARA mmeting   Leo (A3V) LD =  mas + 4% de flux incohérent   Lep (A2V) LD = 0.7 mas + 2% de flux incohérent Journée VEGA/CHARA 06/03/08

11 4- Étude des objets jeunes
Caractérisation de la région interne du disque circumstellaire CHARA Rafael Millan-Gabet et al, ème CHARA meeting CHARA, B = 330 m  /B  1 mas ou 0.15 d = 150 pc l’étoile est séparée de son disque caractérisation de la structure interne du disque (A1Ve) V<9 et K<6 (source ponctuelle) 10 objets d’Herbig Ae Be 1 T Tauri 1 FU Ori Journée VEGA/CHARA 06/03/08

12 3- Les Systèmes multiples
Astrométrie des binaires écartées B1 B2 ddm1 ddm2 CHARA Classic, [K’], B avec effet de super synthèse ou B1 et B2  V(B, PA) Détection des paquets de franges pour chaque composante  ddm1(t), ddm2 (t) Mesure des séparations projetées p1(t), p2(t) p  25 as (t), (t) et F2/F1 éléments de l’orbite visuelle parallaxe orbitale si couple connu comme SB2 "…The case of 12 Persei“ William G. Bagnuolo et al., 2006, AJ 131, 2695 ddm p1 p2 A B "An update of Duquenoy & Mayor’s spectroscopic survey for multiplicity in solar type (F0-G9) stars" Chris Farrington "Probe unexplored regimes for stellar companions" Deepak Raghavan Journée VEGA/CHARA 06/03/08

13 4- Les étoiles à exoplanètes
diamètre de l’étoile, caractérisation du compagnon planétaire "Inspection & characterisation of exoplanets’ host stars“ Ellyn Baines, travail de thèse 31 étoiles observées sur les 82 observables avec CHARA  * mesuré pour 26 étoiles "Direct measurement of the radius and density of the transiting exoplanet HD b with the CHARA array“ Ellyn K. Baines et al., 2007, ApJ 661, L195 CHARA Classic, [H], B = 330 m (E1S1)  V(B) Mesure précise du diamètre angulaire de HD (G5V) UD =  mas + modèle (Teff = 5000K log g = 4.5)  LD =  mas + parallaxe HIP = 51.9  0.9 mas  R* =  R + résultats des observations du transit planétaire  Rayon de la planète: Rp = 1.19  0.08 RJup + masse estimée de la planète Mp = 1.15 MJup  densité moyenne planétaire p = 0.91  0.18 g cm-3 Journée VEGA/CHARA 06/03/08

14 Les Objets Astrophysiques de CHARA
Super Géantes O-B Étoiles W-R (P Cyg) Étoiles Be ( Cas,  Tau,  Per,  Dra) Super Géantes A-G ( Cyg,  Per) Étoiles Céphéides ( Cep,  UMi, Y Oph) Étoiles Séquence Principale Étoiles Géantes rouges, Miras Étoiles jeunes T Tauri Étoiles jeunes Ae/Be Herbig Journée VEGA/CHARA 06/03/08