Cassiopée

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UMR 6202
Astrophysique
Sciences Mécaniques
Analyse de Données
6 Novembre 2007
Journées Scientifiques de l'OCA
1
Objectifs
• Approfondir l’analyse théorique pour
répondre à des questions fondamentales:
Nature, Formation & Évolution de
différentes composantes de l’Univers
• Participer à des grands projets & à des
réseaux nationaux & internationaux
• Analyser les données issues des
instruments les plus performants
• Former de jeunes chercheurs & ingénieurs
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Méthodes
• Participation à la définition de grands projets
• Modélisation & simulations numériques
– Approfondissement de la physique associée
– Développements algorithmiques
– Exploitation des gros moyens de calcul
• Nationaux / Internationaux
• Le mésocentre local (SIGAMM)
• Exploitation des TGE
• Mise en œuvre des méthodes les plus
adéquates pour l’Analyse des Données
– Développement d’algorithmes
– Participation à l’Observatoire Virtuel
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UMR 6202 53 permanents
14 CNAP 27 CNRS 10 ITA 2 ITRF
Planétologie (12)
Physique Solaire (5)
Gaia (13)
Analyse de données & Cosmologie (8)
Turbulence, Fluides, Plasmas
& Cosmologie (13)
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Équipe Technique
& Administrative (6)
Histoire des Sciences
& Patrimoine (5)
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Equipe de Planétologie
12 Chercheurs permanents:
D. Benest, CR1
E. Bois, A2
C. Froeschlé, AE
Ch. Froeschlé, AE
B. Gladman, CR1 (Dispo)
R. Gonczi, MdC
T. Guillot, CR1
P. Michel, CR1
A. Morbidelli, DR2
F. Namouni, CR1
P. Tanga, AA
H. Scholl, DR2
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1 Ingénieur de Recherche
E. Lega, IR1
4 Etudiants en Thèse
N. Crouzet, J. Gayon,
M. Jutzi, M.Havel
1 Post-Doctorant
K.Walsh (Poincaré 2008)
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Thèmes de Recherche
I: Systèmes dynamiques
•
Développement de méthodes et d’outils mathématiques: analyse des
systèmes dynamiques
II: Origines
•
•
•
•
Evolution des disques proto-planétaires; formation des planétésimaux
Migration planétaires dans les disques de gaz
Origine de la structure actuelle du Système Solaire
Evolution des Planètes Géantes et Naines Brunes
III: Caractérisation et Système Solaire actuel
•
•
•
Physique des collisions entre corps solides
Dynamique des petits corps du Système Solaire; astéroïdes, Troyens, Objets
de Kuiper
Rotation et structure interne des Planètes Telluriques
IV: Exoplanètes
•
•
Formation des exo-planètes
Dynamique des systèmes extrasolaires
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Accrétion des solides dans un disque turbulent
Tanga, Weidenschilling, Michel, Richardson, A&A 427, 1105-1115 (2004)
DDA et Sf2A meetings, 2004 PNP meeting 2006
La turbulence est source d’inhomogénéités
dans la distribution des solides • rôle des structures cohérentes (tourbillons)
• action de l’instabilité gravitationnelle dans les
régions de concentration
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PHASES PRECOCES
Migration planétaire
(Disque de Gaz + Planète)
•Nouveau code
•Formation de sillons et
cavités
•Recherche des
configurations
empêchant la migration
THESE de A. Crida
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Origine du Bombardement planétaire tardif
Cratères lunaires
Morbidelli, Tsiganis, Gomes, Levison
Présentation au DPS 2004
3 articles parus dans Nature (2005)
Système Solaire externe (en rouge: jupiter)
En vert: ceinture de petits corps
1er scénario expliquant à la fois: les excentricités des planètes géantes, l’origine
des Troyens, le bombardement tardif, et la structure de la Ceinture de Kuiper !
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Diffusion dans les systèmes non-convexes
Guzzo, M. , Lega, E., Froeschlé, C.:2006, “Diffusion and stability in perturbed non-convex
integrable systems”, Nonlinearity , 19 , 1049-1067.
ch em i n s p o ssi b l es d u ch ao s.
L a d i f f u si o n ex p o n en ti el l em en t l en te l e l o n g d e l a r éso n an ce 1 :1 p er m et d e j o i n d r e l e r éseau r ap i d e
( « f a st w eb » ) d e d i f f u si o n d u à l a n o n co n v ex i té d u sy stèm e . L a f i g u r e d e d r o i te m o n tr e l a
d i f f u si o n su r l e r éseau r ap i d e
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Collisions entre corps solides
Influence de la structure interne du corps
détruit sur:
• les propriétés (taille et vitesse) des
fragments
• l’énergie d’impact permettant
de produire un degré donné de
destruction
→ implications sur la durée de vie
d’un petit corps et sur les
stratégies de déflection d’un NEO
Régime de Destruction
Michel P., Benz W., Richardson D.C. 2003. Nature Catastrophique
Michel P., Benz W., Richardson D.C. 2004. Icarus
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Premières observations interférométriques
d’astéroïdes au VLTI avec MIDI
Marco Delbo
Courbe de visibilité de
(234) Barbara
Post doc ESA Poincare
• Nouvelle technique pour la
détermination des tailles des
astéroïdes 10 – 50 km.
• Résolution spatiale jusque a 0.016
arcsec: ~10 km a 1.0 AU.
• Nouvelles contraintes pour la
modélisation de l’émission
thermique
Delbo et al., 2006; Delbo et al., en préparation
Projetfutur:
futur:MATISSE
MATISSEpour
pourleleVLTI:
VLTI:
Projet
imageriedirecte
directed’astéroïdes
d’astéroïdesavec
avectailles
tailles
imagerie
50km
kmdans
danslalaCeinture
CeinturePrincipale
Principale
<<50
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Structures internes des planètes telluriques
par couplages rotation-noyau
E. Bois : Initiateur et resp. du Projet PNP Thème 2 :
« Couplages rotation-noyau des planètes telluriques » (2001-06)
N. Rambaux (ORB-Bruxelles, Postdoc)
V. Dehant, T. Von Hoolst (ORB), M.Greff (IPGP), A. Mocquet (LPG), Legros (EOST)
SONYR
Mercure
©Bois
?
Spin-Orbit N-bodY Relativistic model
1er Modèle S-O relativiste du Syst. solaire
Librations : Rambaux & Bois, 2004, A&A
L’obliquité : Bois & Rambaux, 2006, Icarus
Noyau fluide :
(Soufre)
Rambaux et al. 2006, A&A
BepiColombo
Rotation 2007
comparée des planètesJournées
telluriques
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OCA SO2-BepiColombo : E. Bois
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La composition des planètes géantes
•Etude des contraintes pour Jupiter
& Saturne
•Saumon & Guillot, ApJ (2004)
•Participation a la mission
« New Frontiers » JUNO (NASA):
lancement 2011
•Conséquences pour la formation des
planètes géantes de notre Système
Solaire
•Guillot & Hueso, MNRAS (2006)
•Atmosphères des planètes
extrasolaires
•Thèse de N. Iro (LESIA-B.
Bézard /OCA T.Guillot)
•Iro, Bézard & Guillot, A&A,
(2005)
•Evolution & composition des
planètes extrasolaires
•Guillot, Ann. Rev. Earth &
Plan. Sci. (2005)
•Guillot et al., A & A (2006)
•Préparation de COROT
(Guillot: CoI)
•Développement du projet A
STEP (Guillot, Fressin):
financement ANR 2007-2009
les
Pégasides
ne se
forment pas
autour
d’étoiles
pauvres en
métaux
les Pégasides
sont capables
de collecter
des grandes
quantités
d’éléments
lourds dans
des
environnements
riches en
métaux
Guillot, Santos, Pont, Iro, Melo & Ribas, A&A (2006)
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La mission Juno
• Mission NASA “New Frontiers”; projet
accepté, financé (phase B)
• Lancement prevu en octobre 2011,
arrivée à Jupiter en 2016
• PI: S. Bolton (Southwest Research
Institute, San Antonio, USA)
• Orbiteur de Jupiter
–
–
–
–
32 orbites polaires, à 5000km des nuages de Jupiter!
Mesure fine des champs gravitationnel & magnétique
Detection de l’eau profonde par brillance centimetrique
Mesure de la dynamique (rotation interne)
• Participation OCA: CoIs (Guillot)
• Travaux prévus:
– Modélisation de la structure interne de Jupiter & impact sur les
modèles de formation planétaire (Guillot)
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Les jets stellaires
Acteurs dynamiques de la formation planétaire
Disques protoplanétaires
Mise en évidence
d’un nouveau type
de vent de disque
Profils de densité et
de température sont
modifiés par l’action
dynamique des jets
Planètes extrasolaires
Origine des excentricités planétaires
Alignement des apsides
Migration orbitale des binaires
F. Namouni, AJ 130, 280; F. Namouni, J-L Zhou CMDA 95, 245; F. Namouni, ApJ sous presse
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Structure et stabilité des systèmes multi-planétaires
E. Bois, H. Scholl, J. Gayon (Doctorante Cassiopée), F. Marzari (Padova), E. Pilat, R. Dvorak (Vienne)
--> Propriétés génériques de stabilité des systèmes multi-planétaires
Cartes de stabilité
FMA
MEGNO
Elts indéter.
par les obs.
ASP (alignée)
ASP :
Bois et al. 2003, ApJ
Bois et al. 2005, 1st ISSI Meeting
Gayon & Bois 2007, ApJL (soumis)
PNP 1:: Structure et dynamique primitive des systè
systèmes plané
planétaires
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Namouni, Morbidelli, Crida, Scholl, Bois, Gayon et al.
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La mission CoRoT
• Lancement parfait le 26/12/2006
• Premières planètes
• Détection d’oscillations d’étoiles de type solaire
• Distribution des données (“Initial Run”): aux CoIs: 3 Dec. 2007
• Participation OCA: Conseil Scientifique (Guillot), CoIs
(Provost, Mathias, Berthomieu, Guillot)
• Travaux prévus/en cours:
–
–
–
–
Analyse statistique des événements transits
Modélisation composition des exoplanètes
Analyse des oscillations d’étoiles de type solaire
Programme additionnel: Détection de la lumière réfléchie de la
planète autour de HD46375
– Analyse des étoiles variables dans le champ exo
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A STEP: Antarctic Search for Transiting Extrasolar Planets
Projet de caractérisation du Dôme C pour la photometrie et la détection de
planètes en transit devant leur étoile.
Excellente synergie LUAN (Logistique Dome C, design construction du telescope,
système informatique) -OCA (Tests caméra, observations pôle nord, analyse des
images). Partenaires: OAMP, DLR Berlin, Genève, Exeter.
Nouvelles:
•12/06: Pillier ASTEP installé sur la base Concordia
•05/07: Tests camera effectués au LESIA (banc de test CoRoT)
•09/07: Dôme, plateforme, monture Astrophysics en route vers Concordia
•10/07: A STEP South: observation fixe du champ du pôle sud céleste dès l’hiver austral
2008 (caméra et lunette en route vers le Dôme C)
•A STEP 400: observation photométrique précise de cibles à sélectionner dès l’hiver
austral 2009 (télescope 40cm en construction)
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Équipe Physique Solaire
Structure, Dynamique et Magnétisme Solaire et Stellaire
Structure et dynamique interne
Tachocline
Intérieur Radiatif et Cœur Nucléaire
SOHO/GOLF - PICARD - DynaMICS / GOLF NG
Thierry Corbard (AA)
Collaborations: IAS – CEA- Groupes Phoebus/ Solar
Gerard Grec (DR2)
Flag
Pierre Morel (AE),
Bernard Pichon (CR1, 2nde Étude de la circulation 3D et du couplage ondesmagnétisme par l’hélio-sismologie locale
appart.)
Janine Provost (DR2 retr.) GONG++ - SOHO/MDI - Hinode (Solar B)- SDO/HMI –
Solar Orbiter
Catherine Renaud (IR2)
Collaborations: HELAS – NASA/LWS - GONG
Modélisation et évolution stellaire
Doctorante:
CESAM / ESTER
Amel Zaatri.
Astérosismologie
COROT + CORALIE- HARPS- SOPHIE - CONCORDIA
Coronographie CONCORDIA
Observation infrarouge de la couronne pour la mesure
des champs magnétiques coronaux
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Équipe Physique Solaire
Étude de la circulation 3D et du couplage ondes-magnétisme
par l’hélio-sismologie locale - Thèse A. Zaatri
Première carte synoptique de la circulation obtenue a une profondeur de 7000 Km
sous la photosphére solaire a partir des observations du réseau GONG+. Les couleurs
indiquent l'intensité du champ magnétique
Komm, Corbard et al. 2004
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Hélio / Astérosismologie
Héliosismologie Globale
Observations et analyse de données héliosismiques
Dynamique et structure de l'intérieur solaire par inversion (GONG/SOHO)
Analyse des données GOLF
Recherche des modes de gravité
Préparation de la mission PICARD (Optique SODISM+ Héliosismologie + SOL)
Héliosismologie Locale
Astérosismologie
Signature de la diffusion microscopique des éléments chimiques
Stade évolutif de Procyon
Préparation de COROT – "Hare & Hounds" – Sélection des cibles
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Hélio / Astérosismologie
Analyse de données GOLF (10 ans)
Stade évolutif de Procyon A
≠ taux de
pénétration du
Modèles
cœurévolués
convectif
Corrections de fréquence induites
par l'activité magnétique, en fonction de
la fréquence du mode.
Diagnostic sismique lie aux petites
différences de fréquences.
Provost et al. 2006
Lazrek et al. 2007
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Structure et évolution solaire et stellaire
Développement et restructuration du code CESAM
Mise en place d'une version améliorée de la méthode de calcul des
accélérations Radiatives (Collaboration G. Alecian)
Participation au projet ESTER de création d'un code de structure stellaire
hydrodynamique 2D (Collaboration M. Rieutord – financement ASSNA )
Estimation de paramètres fondamentaux stellaires
(α
α cen A et B, δ Eri, ξ Hya, ηBoo)
Modèles solaires: Prise en compte des nouvelles abondances
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Structure et évolution solaire et stellaire
Estimation de paramètres fondamentaux stellaires
Zoom sur le trajet évolutif
dans le diagramme HR de
l'étoile évoluée ηBoo.
Boite d'erreur
photométrique
Contrainte apportée
par le rayon
∆t= 10 million d'années
Thevenin et al. 2005
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Perte de masse et abondances
chimiques des étoiles évoluées
Température, densité et perte de masse des étoiles carbonées (ESO, La Silla)
Structure 3D des enveloppes des étoiles post-AGB
et des nébuleuses planétaires (CFHT/BEAR)
Imagerie à haute résolution angulaire de la jeune nébuleuse planétaire
Hen 2-113 (VLT)
Étude morphologique fine d'enveloppes circumstellaires (VLT/FORS1/NACO)
Environnement circumstellaire des étoiles de type R Coronae Borealis
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Perte de masse et abondances
chimiques des étoiles évoluées
Environnement circumstellaire des étoiles R CrB
Première détection directe de nuages de poussières autour d'une étoile variable de type R CrB,
confirmant un scénario vieux de plus de 70 ans pour
expliquer les variations de luminosité de ces étoiles.
Ces images NACO de RY Sgr ont été obtenues à
2.17µ
µm (haut) et a 4.05 µm (bas). Des contours sont
superposés sur les images en échelle logarithmique.
De Laverny & Mekarnia 2004
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Equipe Gaia
• Permanents
• Doctorants et post
doctorants
– L. Bigot
– A. Bijaoui
– A. Morbidelli
– B. Pichon
– P. de Laverny
– F. Martel
– F. Mignard (resp.)
– A. Recio-Blanco
– S.Rousset
– E. Slezak
– P. Tanga
– F. Thévenin
CR
AE
DR
CR
AA
IE (30%)
DR
AA
IE
A
AA
DR
– XX
IR
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– M. Delbo (ESA, Poincaré)
– J.C.Mauduit (CNRS)
– L.Brand (UE ELSA)
– Secr. administratif : S. Goletto
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Gaia : Organisation et Coordination
• Coordination nationale et internationale
– Gaia Science Team (ESA)
– PI action national CNES (pour les laboratoires)
– Interface Gaia-CNES (pour la mission)
• Responsabilités dans les groupes de travail
– Objets du système solaire
– Relativité et systèmes de référence
• Responsabilités dans le Consortium
–
–
–
–
Responsable du Consortium
Responsable adjoint CU2 (simulation)
Responsable adjoint CU4 (objets complexes)
Responsable adjoint CU8 (paramètres astrophysiques)
• Réseau Européen ELSA
– Responsable du nœud 'Nice' du réseau
A. Bijaoui, F. Mignard , P. Tanga, F. Thévenin
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