3 Mai 2004 GOLF-NG 1

La rotation interne du Soleil

Comment déduire la rotation interne de l’observation ?

Vision globale: SOHO/GONG

Les zones de gradients: surface et tachocline

La rotation et le cycle solaire

La problématique du cœur

Perspectives

Thierry Corbard, Observatoire de la Côte d’Azur

3 Mai 2004 GOLF-NG 2

Comment déduire la rotation interne de l’observation?

Degré angulaire, l

Fre

quen

ce,

mH

z

3 Mai 2004 GOLF-NG 3

Comment déduire la rotation interne de l’observation?

Libbrecht, 1989

drdθθ)Ω(r,θ)(r,Km

ωωnlm

nlmm-nl

La rotation démultiplie les fréquences d’oscillation

n/l => rt m/l => t

Inversion d’un problème mal pose => utilisation d’une procédure de régularisation

Ord

re m

Frequence (Hz)

3 Mai 2004 GOLF-NG 4

Vision Globale: MDI / GONG

Corbard, 1998

Schou et al. 2002

3 Mai 2004 GOLF-NG 5

Étude des gradients: surface et tachocline

• Intérêts:– Meilleures place pour une action dynamo (effet Omega, capacité de

stockage du champ magnétique)

– Siége des processus de transport du moment angulaire (Transports hydrodynamique dû au cisaillement / ondes de gravite / effet d’un champ magnétique interne)

• Difficultés:– La surface est relativement mal contrainte par l’hélioseismologie globale

(manque de mode de très hauts degrés).

– La tachocline n’est pas résolue.

3 Mai 2004 GOLF-NG 6

Les gradients de surface

• Deux pistes: – Utilisation des modes f observées par MDI (Corbard & Thompson 2002)– Héliosismologie locale (groupe LoHCo )

3 Mai 2004 GOLF-NG 7

Les gradients de surface

3 Mai 2004 GOLF-NG 8

Les gradients de surface

3 Mai 2004 GOLF-NG 9

Les gradients de surface

Komm, Corbard et al. 2004

=>Possibilité d’une action dynamo de surface mais ne peut expliquer à elle seule l’amplitude et la phase du champ magnétique observé

• Remet en cause les modèles de la super-granulation / en accord avec les simulations numériques.

•Prise en compte de ce gradient dans un modèle cinématique de la dynamo

(Dikpati & Corbard, 2002)

3 Mai 2004 GOLF-NG 10

La tachocline• Probablement la clef pour notre compréhension du cycle magnétique solaire.

• La tachocline est très étroite à l’équateur (<0.05R) et centrée significativement sous la base de la zone convective.

• l’asphéricité ou la présence de ‘jet’ dans la tachocline permettent également de poser des contraintes sur l’amplitude du champ toroïdale (<600 KG)

Utilisation d’une inversion adaptative pouréviter les effets de la régularisation

(Corbard et al. 1999)

3 Mai 2004 GOLF-NG 11

La rotation et le cycle solaire

• Les variations de la rotation avec le cycle sont faibles (<2nHz)

• Les oscillations de torsions visibles en surface s’étendent au moins dans 1/3 de la zone convective

• Des fluctuations ont été détectées autour de la tachocline avec une période de 1.3 ans. Ces resultats sont toujours débattus. Les fluctuations semblent s’atténuer au maximum du cycle. Howe et al. 2003

3 Mai 2004 GOLF-NG 12

La problématique du coeur

• Les modes p sont très peu sensibles aux conditions dans le cœur (<0.2R)

• Les modes de hautes fréquences sont affectés par l’activité.

• Seuls la détection des modes mixtes (<470Hz) ou de gravité permettra de sonder les propriétés du cœur.

Garcia et al, 2004

3 Mai 2004 GOLF-NG 13

Les splittings de bas degrés

• L’ensemble des instruments, sol ou spatiaux donnent maintenant des mesures cohérentes à bas degrés.

• Un effort est maintenant entrepris pour augmenter la cohérence entre les mesures de bas degrés et celles des degrés intermédiaires nécessaires pour l’inversion.

Garcia et al, 2004

3 Mai 2004 GOLF-NG 14

Résultats d’inversion dans l’intérieur radiatif

Couvidat et al, 2003

3 Mai 2004 GOLF-NG 15

Perspectives

• Aucun mode g ou mixte n’a encore été détecté avec certitude, les instruments de SOHO ont cependant permis de placer des limites pour leur détectabilités (<2mm/s ou 0.1 ppm) .

• La connaissance de la physique du cœur demeure essentielle pour comprendre l’évolution dynamique du Soleil et des étoiles et pour apporter de nouvelles contraintes sur la physique des neutrinos.

=> 2 pistes possibles:

1. Réduire le bruit GOLF NG

2. Amplifier le signal PICARD

3 Mai 2004 GOLF-NG 16

GOLF NG

• Le bruit dans la bande des modes g est dominé par la granulation de surface.

• C’est ce bruit que GOLF-NG vise à réduire en mesurant la vitesse Doppler à plusieurs hauteurs dans l’atmosphère

3 Mai 2004 GOLF-NG 17

PICARD

Toner et al. 1999

• Le facteur d’amplification au limbe prédit théoriquement par Toutain et al. (1999) a été vérifié expérimenta-lement pour les modes p en utilisant les images MDI et les pixels de guidage du LOI.

• PICARD aura une résolution et une stabilité supérieure permettant d’exploiter ce facteur d’amplification pour la recherche des modes basses fréquences.

3 Mai 2004 GOLF-NG 18

PICARD

Toner et al. 1999

3 Mai 2004 GOLF-NG 19

PICARD

B. Gelly

Hypothèses:

•mode de fréquence 200Hz

•infiniment cohérent

•Bruit blanc stationnaire d’amplitude équivalente au bruit solaire dans la bande des modes g.

•Seuil de détectabilité: RSB 20-25 en nrj / 4-5 en amplitude.