Des étoiles aux planètes : le challenge COROT le challenge COROT

Des étoiles aux planètes : Des étoiles aux planètes : le le challengechallenge COROTCOROT

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Des étoiles aux planètes : Des étoiles aux planètes : le le challengechallenge COROTCOROT

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Gabrielle Berthomieu (CoI)Tristan Guillot (CoI, représentant CS)Philippe Mathias (CoI)Janine Provost (CoI)Thierry Toutain (CoI)

Lionel BigotThierry CorbardMerième ChadidEric ChapellierFrançois FressinSlobodan JankovAurélien GarnierPierre MorelJean-Pierre SareyanFréderic ThéveninJean-Claude Valtier

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 La mission scientifiquescientifique

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

La mission La mission scientifiquescientifique

Sismologie Sismologie stellairestellaire

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

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Coeur nucléaire

Zone radiative

Zone convective

Tachocline

Sismologie Sismologie stellairestellaire

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

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Sismologie Sismologie stellairestellaire

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

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(Observations du Soleil par MDI)

Paramètres accessibles Contenu en Hélium et rayon du coeur, limites des zones convectives, profil de rotation interne…

Sismologie Sismologie stellairestellaire

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

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• 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

DF/F= (Rpl/Rstar)2

Terre : 10-4 , Jupiter : 10-2

Probabilité = Rpl/a ~ 1% en moyenne

Durée du transit = P 2Rstar/2a a1/2 RstarExemple Terre à 1 u.a

Recherche d'exoplanètesRecherche d'exoplanètes

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SismologieSismologie

Sessions longues (150 jours)

• analyse spectrale fine

• séquence principale A, F, G

• cibles: analogues solaires, Scuti, Dor, Cep…

Les étoiles ciblesLes étoiles cibles

SismologieSismologie

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 ciblesLes étoiles cibles

SismologieSismologie

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 Recherche d'exoplanètesd'exoplanètes

• naines rouges

• types spectraux F à M

Les étoiles ciblesLes étoiles cibles

Baffle externe

Objectif

Camera radiateur

Mirroir M1

Mirror M2

Viseur d’étoile

L’instrument COROT L’instrument COROT

Les cibles dans le plan focal Les cibles dans le plan focal

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•

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•

•

champ sismologique champ exoplanétairetrès défocalisé focalisé + bi-prisme

étoiles faibles (11-16)

cible principale (m=6)

cible secondaire (m=9)

(total max. 12000 cibles)

échantillonage 1 s échantillonage 15 min

1.3 °

champ de vue du télescope

Les cibles dans le plan focal Les cibles dans le plan focal

*

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champ sismologique champ exoplanétairetrès défocalisé focalisé + bi-prisme

étoiles faibles (11-16)

cible principale (m=6)

cible secondaire (m=9)

(total max. 12000 cibles)

échantillonage 1 s échantillonage 15 min

1.3 °

champ de vue du télescope

Hiver : ligne de visée à 6 h 50

Soleil à 90° de l'axe de visée : basculement du satellite

Eté : ligne de visée à 18 h 50

Paramètres orbitaux de référence

• a = 7274 km (altitude =896 km)

• e = 1.27.10-3

• i = 90 degrés

• = 12.5 degrés (J2000)

Propriétés

• Torb = 6174 sec (1 h 43 min)

• Heure locale : - 4 min / jour

Orbite et domaine de volOrbite et domaine de vol

Orbite basse polaire inertiellePour conserver une direction d'observation fixe pendant 6 mois sans être

ébloui par le Soleil ni masqué par la Terre

Le banc optiqueLe banc optique

Le telescopeLe telescope

• Préparation de la mission: caractérisation sismique des cibles potentielles, analogues solaires, roAp

Contributions à Contributions à COROT-sismoCOROT-sismo

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• 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 Contributions à COROT-sismoCOROT-sismo

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• 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 Contributions à COROT-sismoCOROT-sismo

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Contributions à Contributions à COROT-sismoCOROT-sismo

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• Campagne systématique des champs COROT par spectroscopie & photométrie

• Focalisation sur les étoiles de type Doradus

delta scuti

gamma dor

Contributions à Contributions à COROT-sismoCOROT-sismo

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• Campagne systématique des champs COROT par spectroscopie & photométrie

• Focalisation sur les étoiles de type Doradus

• Détermination des paramètres fondamentaux; fréquence, modes de pulsation

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• Campagne systématique des champs COROT par spectroscopie & photométrie

• Focalisation sur les étoiles de type Doradus

• Détermination des paramètres fondamentaux; fréquence, modes de pulsation

• Interactions pulsation/ convection: proposition d’un programme additionnel

position (théorique) de la zone convective pourapparition du phénomène gamma doradus

Contributions à Contributions à COROT-exoCOROT-exo

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• Prédiction théoriques: rayons des exoplanètes

Contributions à Contributions à COROT-exoCOROT-exo

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• Prédiction théoriques: rayons des exoplanètes

• Préparation du suivi: combinaison transits/vitesses-radiales

Contributions à Contributions à COROT-exoCOROT-exo

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• 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 Contributions à COROT-exoCOROT-exo

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• 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 retenirQuelques étapes à retenir

• Eté 2005: appel à propositions pour le Eté 2005: appel à propositions pour le programme additionnelprogramme additionnel– Sélection de « Guest Investigators »Sélection de « Guest Investigators »

• Juin 2006: COROTWeek 10 à Nice?Juin 2006: COROTWeek 10 à Nice?

• Juillet 2006: Lancement de COROTJuillet 2006: Lancement de COROT– Fusée Soyouz/BaïkonourFusée Soyouz/Baïkonour

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……Rendez-vous en 2006!Rendez-vous en 2006!