La rotation interne du Soleil

1. La rotation interne du Soleil Thierry Corbard, Observatoire de la Côte d’Azur • 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 GOLF-NG

2. Comment déduire la rotation interne de l’observation? Frequence, mHz Degré angulaire, l GOLF-NG

3. Comment déduire la rotation interne de l’observation? • 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 Ordre m Frequence (Hz) Libbrecht, 1989 GOLF-NG

4. Vision Globale: MDI / GONG Schou et al. 2002 Corbard, 1998 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. GOLF-NG

6. Les gradients de surface • Deux pistes: • Utilisation des modes f observées par MDI (Corbard & Thompson 2002) • Héliosismologie locale (groupe LoHCo ) GOLF-NG

7. Les gradients de surface GOLF-NG

8. Les gradients de surface GOLF-NG

9. Les gradients de surface • 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) =>Possibilité d’une action dynamo de surface mais ne peut expliquer à elle seule l’amplitude et la phase du champ magnétique observé Komm, Corbard et al. 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) (Corbard et al. 1999) Utilisation d’une inversion adaptative pour éviter les effets de la régularisation 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 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 (<470Hz) ou de gravité permettra de sonder les propriétés du cœur. Garcia et al, 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 GOLF-NG

14. Résultats d’inversion dans l’intérieur radiatif Couvidat et al, 2003 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: • Réduire le bruit  GOLF NG • Amplifier le signal  PICARD 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 GOLF-NG

17. PICARD • 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. Toner et al. 1999 GOLF-NG

18. PICARD Toner et al. 1999 GOLF-NG

19. PICARD • Hypothèses: • mode de fréquence 200Hz • 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. B. Gelly GOLF-NG