Un algorithme génétique pour la sismologie stellaire

Un algorithme génétique
Un algorithme génétique
pour la sismologie stellaire
pour la sismologie stellaire
Stéphane Charpinet
Physique Stellaire - LATT
I. Une brève introduction à l'astérosismologie
II. L'approche directe : un problème d'optimisation globale
III. Un algorithme génétique pour la sismologie stellaire
IV. Exemple d'analyse astérosismique
V. En conclusion

Les étoiles variables pulsantes
Les étoiles variables pulsantes
I. Une brève introduction à l'astérosismologie
I. Une brève introduction à l'astérosismologie
sdOV
hot-DQV
A divers stades évolutifs, certaines étoiles
développent des variations de luminosité
multi-périodiques associées à des
phénomènes de pulsations (ou oscillations).
Diagramme de Hertzsprung-Russell – évolution stellaire
Température de surface
Luminosité
Les phases évoluées (naines blanches,
branche horizontale extrême) comptent
7 classes d'étoiles variables pulsantes
Le Soleil

Détection des oscillations stellaires
Détection des oscillations stellaires
I. Une brève introduction à l'astérosismologie
I. Une brève introduction à l'astérosismologie
Détection photométrique par la mesure de
la brillance de l'étoile en fonction du temps
Exemple de série temporelle obtenue par
le satellite Kepler pour une étoile de la
branche horizontale extrême
Analyse de Fourier + techniques de prewhitening
permettent d'extraire les fréquences (périodes)
d'oscillation.
Ici, les oscillations ont des périodes de 1h à 4h et l'étoile
montre un spectre assez riche (+ de 60 fréquences)

Théorie et calcul des pulsations
Théorie et calcul des pulsations
I. Une brève introduction à l'astérosismologie
I. Une brève introduction à l'astérosismologie
Nature des oscillations:
Ces variations sont dues à la propagation d'ondes dans l'étoile
modes acoustiques (ou modes p)
modes de gravité (ou modes g)
Chaque fréquence est associée à un mode propre d'oscillation de l'étoile
Théorie linéaire des pulsations nonradiales :
Chaque mode propre est défini par 3 entiers k, l, m :
l et m → structure nonradiale du mode (harmonique sphérique)
k → ordre radial du mode (nombre de noeuds dans la dir. radiale)
Calcul théorique des modes d'oscillation:
Un calcul précis est possible à partir de modèles détaillés de la
structure à l'équilibre de l'étoile en résolvant les équations d'oscillation
→ pour chaque mode (k,l,m) est calculée sa fréquence/période
Or, ces fréquences dépendent de la structure interne de l'étoile
Sismologie stellaire ↔ déduire la structure interne à partir des fréquences observées

The objective:
Find the best possible model(s) that match the periods seen in the studied pulsating star
This is a global optimization problem.
The method
A forward modelling approach that involves a « double-optimization » scheme :
●The first optimization in the pulsation period domain finds the best possible
simultaneous match between observed and computed periods from a model of
given parameters. This match is evaluated through a « merit function » :
minimized, with or without external constraints,
among all possible period combinations.
S2=∑
i=1
Nobs
Pobs
i−Pth i
i
2
Principe
Principe
2=∑
i=1
Nobs
Pobs
i−Pth i
i
2
II. L'approche directe : un problème d'optimisation globale
II. L'approche directe : un problème d'optimisation globale