Thèse Révéler l'Intérieur des Étoiles Chaudes Magnétiques Grâce à l'Astérosismologie Plato et à la Spectropolarimétrie H/F - 75

Établissement : Observatoire de Paris
École doctorale : Astronomie et Astrophysique d'Ile de France
Laboratoire de recherche : Laboratoire d'Instrumentation et de Recherche en Astrophysique
Direction de la thèse : Coralie NEINER ORCID 0000000319789809
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-17T23:59:59

Les étoiles chaudes jouent un rôle fondamental dans l'évolution de l'Univers. Véritables moteurs cosmiques, elles dominent l'écologie galactique par leur production intense de rayonnement et par l'éjection de matière vers le milieu interstellaire, non seulement lors de leur explosion en supernovae, mais tout au long de leur vie. Ces processus ont des conséquences majeures sur la formation et l'évolution des galaxies. Les étoiles chaudes présentent en outre une variabilité marquée sur une large gamme d'échelles de temps, résultant de phénomènes complexes tels que la perte de masse, la rotation rapide, les pulsations, le magnétisme, la binarité, les instabilités radiatives et l'interaction avec leur environnement circumstellaire.
Les pulsations observées à la surface des étoiles constituent un outil unique pour sonder leur structure interne grâce à l'astérosismologie. Au cours des vingt dernières années, cette discipline a profondément renouvelé notre compréhension de l'intérieur stellaire, notamment grâce aux missions spatiales CoRoT et Kepler. Toutefois, seules quelques étoiles chaudes pulsantes de type OBA, et une seule étoile chaude pulsante magnétique, ont pu être étudiées avec ces instruments. Depuis sept ans, la mission TESS observe un grand nombre d'étoiles chaudes brillantes sur l'ensemble du ciel. Ces observations, combinées à des données obtenues depuis le sol (spectroscopie et spectropolarimétrie), ont permis d'identifier de nombreuses étoiles chaudes à la fois pulsantes et magnétiques, dont plusieurs se situent dans les champs de vue de la future mission d'astérosismologie PLATO.
Les données photométriques de TESS permettent de sélectionner des candidates magnétiques grâce à la modulation rotationnelle induite dans les courbes de lumière par un champ magnétique dipolaire. Un vaste programme d'observations spectropolarimétriques est actuellement mené afin de confirmer la présence de ces champs, d'en mesurer l'intensité et d'en déterminer la géométrie. À ce jour, une centaine d'étoiles chaudes ont été observées à l'aide des instruments ESPaDOnS (CFHT, Hawaï), Narval (TBL, France) et HarpsPol (ESO, Chili), incluant des étoiles situées dans les champs PLATO. Notre équipe est reconnue internationalement comme leader dans l'étude du magnétisme des étoiles chaudes, ce qui se traduit par un excellent taux de succès dans l'obtention de temps d'observation.
La mission PLATO, dont le lancement est prévu en janvier 2027, fournira des données photométriques d'une précision sans précédent, avec des observations continues sur deux ans par champ. Au sein du consortium PLATO, Coralie Neiner est responsable de l'ensemble des étoiles non solaires magnétiques ou présentant une modulation rotationnelle. Cela garantit un accès privilégié aux données, y compris aux données « Early Science », réservées au consortium et disponibles dès 2027.
L'automne 2026 constitue une période idéale pour le démarrage de cette thèse, afin de poursuivre l'acquisition et l'analyse des données spectropolarimétriques avant l'arrivée des données PLATO. La thèse portera dans un premier temps sur l'analyse et la modélisation spectropolarimétriques afin de caractériser les champs magnétiques des étoiles cibles. À partir de mi-2027, elle s'orientera vers l'analyse des premières données sismiques PLATO et la modélisation magnéto-sismique correspondante. Des outils ont déjà été développés au sein de l'équipe pour ces analyses, mais devront être adaptés aux spécificités des données PLATO. Ce travail permettra de contraindre la structure interne des étoiles chaudes magnétiques, notamment leur profil de rotation interne, la taille de leur coeur convectif et les processus de mélange. Il apportera ainsi des éléments clés pour comprendre l'impact du champ magnétique sur l'évolution des étoiles chaudes et pour améliorer les modèles d'évolution stellaire.

Alors que les missions spatiales CoRoT et Kepler ont observé très peu d'étoiles chaudes, et une seule étoile chaude magnétique, TESS a scanné le ciel entier et fourni pour la première fois un échantillon statistiquement représentatif d'observations photométriques ultra-précises d'étoiles chaudes. Ceci nous a permis d'identifier les étoiles les plus intéressantes dans le champ de vue de la mission PLATO qui s'apprête à démarrer et offrira des données photométriques d'une précision inégalée. L'étude de ces étoiles avec des spectropolarimètres au sol et la mission PLATO permettra de modéliser et comprendre la structure interne de ces étoiles et de les comparer en fonction de leurs paramètres (rotation, champ magnétique, etc.).

L'objectif de la thèse est de comprendre l'impact du magnétisme sur la structure interne des étoiles chaudes, c'est-à-dire sur la rotation interne, le coeur convectif et les processus de mélange dans ces étoiles massives, afin de fournir des contraintes aux modèles d'évolution stellaire. Pour cela, il faudra caractériser les champs magnétiques de nouvelles étoiles chaudes identifiées dans les données des missions spatiales TESS et PLATO, étudier leur structure interne en combinant l'astérosismologie PLATO et de la spectropolarimétrie obtenue sur des grands télescopes au sol.

Etudes et modélisation des pulsations et du champ magnétique stellaires pour déduire la structure interne des étoiles chaudes:
- Sélection des étoiles candidates à partir des données photométriques TESS et, ultérieurement, PLATO.
- Acquisition et analyse de données spectropolarimétriques depuis le sol (ESPaDOnS, Narval, HarpsPol) pour détecter et caractériser les champs magnétiques.
- Analyse astérosismique des pulsations stellaires dans les données PLATO.
- Adaptation et développement d'outils de modélisation aux spécificités des données PLATO.
- Modélisation magnéto-sismique pour contraindre la structure interne et la rotation des étoiles.