• Astronomie: une simulation du Soleil (de son cœur nucléaire à sa surface convective), qui modélise les effets d'ondes de gravité, prépare de futures missions spatiales!____¤201405

     

    Une étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Astronomy and Astrophysics, a permis de modéliser les effets d'ondes de gravité à l'aide d'une simulation du Soleil, de son cœur nucléaire à sa surface convective.

     

    Les ondes, qui se propagent à l’intérieur des étoiles, sont de 2 types: «les ondes acoustiques tout à fait semblables aux ondes sonores, et les ondes de gravité qui se propagent dans tout fluide non convectif et stablement stratifié en densité».

     

    La simulation numérique complète du Soleil en 3-D, développée dans l'étude ici présentée, «a porté sur l'étude des ondes de gravité, les plus difficiles à détecter dans les étoiles de type solaire car elles se propagent dans les zones internes profondes». Elle «a nécessité des millions d’heures de calcul sur les ordinateurs massivement parallèles les plus puissants de France (GENCI1) et d’Europe (PRACE2), ce qui représente plusieurs siècles de calcul sur un ordinateur monoprocesseur».

     

    L’intérieur d’une étoile se divise en deux zones, «dont les tailles relatives dépendent de la masse de l’étoile». En ce qui concerne les étoiles de type solaire, «la zone la plus externe est convective et turbulente», tandis que la zone interne, radiative, est «stablement stratifiée».

     

    Les ondes de gravité peuvent seulement naître et se propager dans cette zone stable, «la zone convective agissant comme une barrière qui les atténue fortement et les rend difficilement détectables depuis l’extérieur».

    De plus, «à l’instar des ondes acoustiques, les ondes de gravité peuvent selon leur fréquence entrer en résonance dans le soleil sur des modes appelés 'modes g' ».

     

    Les simulations non-linéaires permettent «de comparer l’amplitude de ces ondes dans le cœur du Soleil et d’en suivre la présence et la dynamique en surface, puisque leurs propriétés sont connues».

    La simulation numérique effectuée dans cette étude «offre, par le nombre de phénomènes et l’étendue spatiale pris en compte (turbulence, convection, effets thermiques, radiatifs et visqueux, rotation différentielle, 97% du soleil simulés - jusqu’au cœur, simulation 3D) une description extrêmement riche et complète de la dynamique d’une étoile comme le Soleil».

     

    Ces calculs, qui «donnent accès à des informations d'une très haute précision et livrent une description rigoureuse et inédite de la dynamique interne du Soleil», devraient aboutir à «affiner grandement les modèles théoriques et de mieux préparer les futures missions spatiales (Solar-Orbiter, Plato) d'observation d'étoiles telles que le Soleil».

     

     


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