Etoiles, Formation et Evolution
L’étude de la formation et de l’évolution des étoiles est un champ de recherche clé pour toutes les questions majeures en astrophysique et en cosmologie, depuis l’étude des planètes à celle de l’Univers dans son ensemble, en passant par l’évolution de notre Soleil et des galaxies. Les groupes étudient la formation des étoiles, la structure et l’évolution des étoiles massives, la structure et l’évolution des étoiles de masses petites et intermédiaires, et la variabilité des objets dans l’Univers. Les modèles d’évolution stellaire calculés à Genève incluent la physique la plus sophistiquée et la plus détaillée au monde. Ces modèles sont parmi les plus utilisés par la communauté astronomique. Les thèmes de recherche suivants sont développés par les différents groupes de recherche impliqués :
Formation stellaire et planétaire.
Les mécanismes de formation des étoiles, et indirectement des planètes, sont étudiés grâce à des observations à différentes longueurs d’onde des disques proto-planétaires et des jets de matière autour d’étoiles en formation.
Progéniteurs des naines blanches, étoiles à neutron et trous noirs.
Les scénarii évolutifs qui conduisent à ces différents résidus stellaires sont étudiés, en particulier l’influence de la métallicité et de la rotation initiale d’une étoile sur son stade final.
Physique des mécanismes de transport dans les étoiles.
Les effets de la rotation, des ondes internes, du champ magnétique, de la diffusion atomique et de la convection thermohaline dans les intérieurs stellaires sont modélisés. Ces mécanismes modifient fortement l’évolution des étoiles et favorisent systématiquement l’adéquation entre théorie et observations. Il est prévu de participer à de nombreuses campagnes d’observations dans le but d’obtenir de nouvelles contraintes sur les modèles théoriques, en particulier des mesures d’abondances et de champ magnétique à la surface d’étoiles de types variés.
Astérosismologie.
Les groupes sont impliqués dans l’analyse des données du satellite COROT et de la mission spatiale KEPLER. Le but est de tirer des fréquences observées de vibrations des surfaces stellaires des indications uniques sur la structure interne. Il est impératif de développer l’expertise dans ce domaine de pointe qui ouvre une nouvelle fenêtre sur les intérieurs stellaires.
Evolution chimique, photométrique et dynamique des amas stellaires et des galaxies.
Une part importante de la recherche locale est dédiée à la nucléosynthèse stellaire, aussi bien celle des éléments légers qui ont une importance cosmologique que des éléments lourds qui permettent de tracer l’histoire de la formation stellaire dans l’Univers. Les contraintes nucléosynthétiques sont couplées avec celles provenant de la dynamique afin d’acquérir une vision complète et consistante de la formation et de l’évolution des amas stellaires, des sursauts de formation stellaire et des galaxies.
Les premières générations d’étoiles dans l’Univers.
L’étude de l’évolution des étoiles formées de matière primordiale permettent de déduire les conséquences pour la reionisation et les premières phases de l’évolution chimique et photométrique des galaxies observées à haut redshift.
Les étoiles comme laboratoire de physique.
Les modèles de Genève permettent l’étude des conséquences sur l’évolution des premières générations d’étoiles et du Soleil de l’annihiliation de WIMPS (Weakly Interactive Massive Particles, candidates pour constituer la matière sombre) et des variations des constantes de la physique. Sont pris en compte dans ces modèles d’étoiles des processus physiques observés dans l’atmosphère et les océans terrestres, ce qui met plus que jamais en avant le caractère interdisciplinaire de la physique stellaire.
Satellite GAIA.
L’étude de la variabilité des objets astronomiques, étoiles, galaxies, astéroïdes, est un des thèmes majeurs du programme scientifique du satellite GAIA de l’Agence Spatiale Européenne (ESA), lancé le 19 décembre 2013. Seront mesurés 1 milliard d’objets durant 5 ans en astrométrie, photométrie et spectroscopie. Il en ressortira en particulier des progrès en physique stellaire et galactique et une carte 3D de la Galaxie.