ÉTUDE DE LA COMPOSITION CHIMIQUE DES ÉTOILES GÉANTES
Sophie Van Eck

Cours-conférence au Collège Belgique du Pr. Sophie Van Eck portant sur « Les étoiles, ces alchimistes de l’Univers »

News:

Sophie Van Eck publie une première mondiale dans Nature– pour lire le communiqué de presse

Pour télécharger la fiche complète du projet de Sophie Van Eck, fiche explicative du projet de Sophie Van Eck

Biographie

van eck 4Née en 1971. Docteur en physique (1999), Ingénieur physicien (1995). Elle a effectué des post-doctorats à l’Observatoire Européen Austral (centre de Garching, Allemagne) puis à l’ULB. Depuis 2003, elle est chercheuse qualifiée du Fonds National de la Recherche Scientifique et est chercheuse à l’Institut d’Astronomie et d’Astrophysique de l’ULB. Experte au Comité d’allocation de temps du téléscope de l’ESO (Observatoire Européen Austral, Chili).

Cliquez ici pour lire davantage à ce propos

Projet

1. COMPRENDRE LES ETOILES POUR COMPRENDRE L’UNIVERS

La compréhension de la physique de l’atmosphère des étoiles et la connaissance des distances sont fondamentales pour déduire la masse des étoiles – donc de prédire leur évolution – et de déterminer précisément leur composition chimique.

Nous pouvons ainsi appréhender comment les étoiles, véritables usines à fabriquer des atomes, enrichissent l’univers d’éléments lourds. Des informations cruciales notamment pour mieux comprendre l’évolution chimique et le devenir des galaxies formées de milliards d’étoiles, et en particulier celle de notre propre galaxie depuis le Big Bang.

2. LE DEFI : DES COMPOSITIONS ULTRA-PRÉCISES

Les étoiles sont les alchimistes de l’Univers. En effet, le Big Bang n’a produit que les éléments les plus légers, durant les premières minutes de l’Univers où la température était encore suffisamment chaude pour fabriquer des éléments chimiques. Mais quasiment tous les éléments plus lourds que l’hélium sont produits au cœur des étoiles, par des processus encore mal contraints. Ces éléments sont amenés, par mélange convectif, à la surface des étoiles, où ils deviennent accessibles à l’observation.

La composition chimique des étoiles s’obtient grâce à des spectres (c’est-à-dire la lumière de l’étoile fortement dispersée et résolue en longueur d’onde grâce à un spectrographe). Ces dernières années, plusieurs spectrographes haute-résolution extrêmement performants ont été développés et permettent d’obtenir des compositions chimiques de précision inégalée.

L’Institut d’Astronomie et d’Astrophysique de l’ULB utilise en particulier le spectrographe de l’ESO (European Southern Observatory, basé au Chili) et le spectrographe HERMES, construit grâce à une collaboration entre l’ULB, la KULeuven et l’Observatoire Royal de Belgique, et installé à La Palma (Espagne).

chainon_manquant

3. UN PROJET À DEUX VOLETS: GAIA-ESO et HERMES

Le projet de Sophie Van Eck porte sur l’étude de la composition chimique des étoiles géantes. Il se fonde sur la modélisation d’atmosphères stellaires d’étoiles à composition chimique non-standard. Sophie Van Eck fait partie des rares chercheurs européens spécialistes en cette matière.

Son projet comporte deux volets principaux:

1. Le projet  « GAIA-ESO Survey »

Le projet « GAIA-ESO Survey » est un « Large Programme » accepté par l’ESO (European Southern Observatory) qui consiste à observer spectroscopiquement plus de 100 000 étoiles sur 5 ans, et qui couvre les composantes principales de la Voie Lactée, depuis les régions de formation stellaire  jusqu’aux vieilles étoiles du halo. Il fournira à terme une vue homogène de la cinématique (mouvements) et de la composition chimique des étoiles, et sera ainsi complémentaire de la mission spatiale GAIA (ESA).

Sophie Van Eck est coordinatrice du groupe de travail du  GAIA-ESO Survey concernant les objets non-standards.

Il s’agit de :

– détecter les objets atypiques

– les caractériser (température, gravité, composition chimique, statut évolutif, etc…)

Il est fondamental d’interpréter ces données avant qu’elles ne tombent dans le domaine public.

2. Le projet HERMES

Le spectrographe HERMES a été construit grâce à une collaboration entre l’ULB (via le FNRS), la KULeuven et l’Observatoire Royal de Belgique. L’ULB bénéficie de temps garanti sur ce spectrographe. Le but de ce projet est de mieux comprendre les liens entre binarité et composition chimique.

La binarité est un phénomène très répandu : en effet, plus de la moitié des étoiles de notre Galaxie appartiennent à des systèmes binaires (ou multiples) : elles possèdent une étoile compagnon qui est liée gravitationnellement (elles tournent toutes deux autour de leur centre de gravité commun).

Lorsque ces étoiles sont suffisamment proches l’une de l’autre, leur évolution peut s’en trouver considérablement perturbée (échange de matière, fusion). Sophie Van Eck exploite ces particularités pour tester l’évolution des étoiles : c’est ainsi qu’elle a découvert les étoiles au plomb (Nature, 2001) et mesuré la température au cœur des étoiles S (Nature, 2015).

4. DES AVANCEES MAJEURES DE L’ASTROPHYSIQUE A L’ULB

Le Pr. Sophie Van Eck est membre de l’Institut d’Astronomie et d’Astrophysique de l’ULB. Celui-ci s’est considérablement développé au cours des 20 dernières années, et s’est forgé une réputation internationale pour ses études sur la composition chimique des étoiles.

Toute la palette d’expertises complémentaires nécessaires à la compréhension des abondances stellaires est réunie en un même lieu :

> prédictions théoriques d’abondances stellaires à l’aide de modèles d’évolution stellaire et de nucléosynthèse ;

> observations sur les plus grands télescopes au sol et spatiaux [Mercator (La Palma), VLT (ESO), Herschel, GAIA, …] et réduction des données;

> déterminations d’abondances à l’aide de modèles d’atmosphères performants et de codes semi-automatiques.

L’abondance de données observationnelles récoltées ces dernières années requiert une équipe plus importante de chercheurs à même d’analyser ces données. Le but du présent projet est d’atteindre la masse critique permettant d’exploiter ces données et d’attirer de nouveaux talents à l’Institut d’Astronomie et d’Astrophysique.

Déjà expert dans l’interprétation des abondances d’étoiles non-standards, l’Institut d’Astrophysique de l’ULB trouverait, dans l’exploitation massive des données du « GAIA-ESO Survey » et de HERMES, de véritables chaînons manquants pour mieux comprendre la composition chimique des étoiles et leur évolution. Il renforcerait ainsi clairement et durablement sa réputation dans le domaine.

La coupole du télescope Mercator, à l'Observatoire de la Palma, sur lequel l'Institut d'Astronomie et d'Astrophysique a du temps garanti, suite à son importante implication dans la construction du spectrographe équipant ce télescope.

La coupole du télescope Mercator, à l’Observatoire de la Palma, sur lequel l’Institut d’Astronomie et d’Astrophysique a du temps garanti, suite à son importante implication dans la construction du spectrographe équipant ce télescope.

6. UN FINANCEMENT CATALYSEUR

Ce projet bénéficie actuellement du financement de la Fondation ULB dont ses donateurs ont permis au Pr. Sophie Van Eck deux chercheurs post-doctoraux.

UN FINANCEMENT CATALYSEUR

Le financement de la Fondation ULB aura un rôle catalyseur en :

> Rassemblant à l’ULB un noyau d’expertise en spectroscopie stellaire constitué d’une équipe internationale de chercheurs;

> Fédérant efficacement les expertises déjà présentes à l’ULB (nucléosynthèse, évolution stellaire, atmosphères stellaires, observations sur les grands télescopes spatiaux et au sol) en un tout cohérent centré sur une thématique de recherche ambitieuse et d’actualité.

L’EQUIPE S’ENGAGE À:

> Former des étudiants via des encadrements de mémoires et de thèse de doctorats (dont le financement sera sollicité via les canaux habituels : F.N.R.S.,F.R.I.A., E.S.O.);

> Diffuser les résultats afin d’assurer la reconnaissance internationale de l’expertise acquise, via :

1. La participation à des conférences internationales;

2. La publication d’articles dans des revues internationales à haut facteur d’impact;

> Evaluer régulièrement l’avancement du projet, via un site internet dédié (wiki) et la publication