Les principaux programmes scientifiques menés par CHARA

Les principaux programmes scientifiques menés par CHARA

Daniel Bonneau

Journée VEGA/CHARA 06/03/08 2

Objectifs scientifiques de CHARA"Sciences objectives", rapport de H.A. McAlister, 1998 http://www.chara.gsu.edu/CHARA/ Scientific and Technical Publications

A.1. STELLAR ASTROPHYSICS – SINGLE STARS

A.1.1 Emergent Fluxes and Effective Temperatures

A.1.2 Photospheric Limb Darkening

A.1.3 Linear Diameter

A.1.4 Star Forming Regions

A.1.5 Pre-Main Sequence Objects

A.1.6 Young Stellar Objects

A.1.7 Rotation

A.1.8 Reddened Stars

A.1.9 Flare Stars

A.1.10 Calibration of Cepheid P-L relation

A.1.11 Pulsation Properties of Mira-type LPV

A.1.12 Surface Inhomogeneities

A.1.13 P-mode Oscillations

A.1.14 Wolf-Rayet Stars

A.1.15 Cool Evolved Stars with Dust Shells

A.1.16 Novae & Supernovae as Targets Opportunity

A.2. STELLAR ASTROPHYSICS – BINARY & MULTIPLE STARS

A.2.1 Masses

A.2.2 Double-lined Spectroscopic Binaries

A.2.3 Single-lined Spectroscopic Binaries

A.2.4 Astrophysics of Close Binaries

A.2.5 Duplicity/Multiplicity Surveys

A.2.6 Distance Calibrations

A.2.7 Low-Mass Companions

Programmes en cours voir les "CHARA meetings“ annuels et les publications


1- Physique stellaire des étoiles simplesParamètres fondamentaux

“The angular diameter of Bootis”, David R. Ciardi et al. 2007, ApJ 659, 1623.

• CHARA Classic, [K], B = 227– 258 m (W1E1) et [H] B = 328 m (E1S1)• 2004-2006• PTI [K] B = 85 m – 108.5 m et [H] B = 109 m• 2000-2003-2004

astrométrieinterférométrie

photométrie

Modèle d’atmosphère

Modèle d’évolution

Modèle de disque assombri

Équation de Stefan-Boltzmann

Étoile chimiquement particulière A0p [M/H] = -2.0


1- Physique stellaire des étoiles simplesAssombrissement centre bord et rotation

Deneb = Cyg A2Ia , Jason .P. Aufdenberg et al., 2007, 3rd Chara meeting

• CHARA/FLUOR, [ K’], B = 152 – 313 m• 2004-2005

P

eq = 2.46 masRequ/Rpole = 1.079

i = 33.5°PA = 150°

+

Paramètres physiques …

Modèle d’atmosphère en rotation


1- Physique stellaire des étoiles simplesÉtoiles de la séquence principale

“First results from the CHARA array: the interferometric radii of low-mass stars”, Dave, H. Berger et al., 2006, ApJ 644, 475

• CHARA Classic, [K’], B = 331 m (S1E1) et 249 m (S2W2)• CHARA/FLUOR, [K’], B = 314 m (W1E1)

Six étoiles naines de type tardif (M1V – M3V)

UD

+ modèle d’atmosphère LD , Teff, logg+ distance R/R

Les modèles peuvent sous-estimer les rayons stellaires• Écart faible pour étoiles déficientes en métaux• Écart de 15-20% pour les étoiles riches en métaux


1- Physique stellaire des étoiles simplesLes Céphéides

“The projection factor of Cephei", Antoine Mérand et al., 2005, A&A 438, L9

Détermination de la distance des céphéides par la méthode de Badde-Wesselink

Effet d’assombrissement centre bord k = UD/*

Facteur de projection p = vpuls/vrad

• CHARA/FLUOR, [K’], B = 313 m (E1W1) et 251 m (E2W1)

d = 274 11 pc (HST) + courbe vrad(t) + courbe LD (t) p = 1.27 0.060.007 pour vrad

0.020 pour 0.050 pour d


1- Physique stellaire des étoiles simplesLes Céphéides

"Extended envelopes around Galactic Cepheids II. Polaris and Cephei…“, Antoine Mérand et al., 2006, A&A 453, 155

• CHARA/FLUOR, [K’], B = 33 m 5S1S2), 66 m (E1E2), 156 m (W2E2) et 251 m (E2W1)

Visibilité dans le 1er et le 2ème lobe

Assombrissement c-b I()/I(1) =

* = 3.123 0.008 mas = 0.16 (modèle) enveloppe circumstellaireFenv/F* = 1.5 0.4 %env = 7.6 02 mas, w = 0.5 mas

Polaris, UMi


1- Physique stellaire des étoiles simplesImage des disques stellaires

“imaging the surface of Altair" John D. Monnier et al., 2007, Science 317, 342

• CHARA/MIRC, [H], 4 Tel = ouverture [195x265] m, /D 0.64 mas V(B, PA)

Reconstruction d’image par le code "Markov-Chain for optical Interferometry" (MACIM, Ireland, Monnier & Thureau, 2006, SPIE 6268) et la méthode du maximum d’entropie (Narayan & Nityananda, 1986 ARA&A 24, 127)

A: image crée à partir d’un disque uniforme élliptique (v2 = 0.98)

4% d’erreur photométrique.B: image convoluée par un faisceau gaussien de 0.64 masIntensité convertie en niveau de T = 7000, 7500 et 8000 K

N

E

paramètres du modèle de Roche-von Zeipel:Coef. assombrissement c-b gravitationnel Tpole, Tequ (K), Rpole, Requ (R), i (°) et PA (°)


2- milieu circumstellaireLes étoiles Be

"CHARA Array K’-Band measurements of the angular dimensions of Be star disks"Doublas, R. Gies et al., 2007, ApJ. 654, 527.

• CHARA Classic, [K’], B = 34 – 111 – 249 – 279 – 331 m V(B, PA)• modèle de disque isotherme en rotation képlérienne (Hummel & Vrancken 2000A&A 359, 1075)

Densité du gaz Échelle de hauteur

0 = densité de base (g cm-3), n = exposant radial

- Calcul d’une carte d’intensité du disque circumstellaire I = Sd (1 – e-) + S* e- avec Sd = P(Td) et S* = P(Teff) - Calcul de la visibilité et ajustement du modèle sur les observations paramètres observables: inclinaison id et angle de position d du disque circumstellaire.

Cas

d = 1.35 mas (FWHM)Id = 116°d = 116°0 = 7 10-11 g cm-3

n = 2.7

Cas, Per, Tau, Dra, …


2- Étude du milieu circumstellaireDisques de débris

Observations interférométriques Détermination de la distribution de matière Bases longues hautes fréquences spatiales = disque stellaire seul Bases courtes basses fréquences spatiales = étoile + disque de matière circumstellaire Grande précision dans la mesure de la visibilité

"Circumstellar material in the Vega inner system… ", O. Absil et al., 2006, A&A 452, 237

“A near-infrared interferometric survey of debris disk stars I. … Eri and Cet", E. Di Folco et al., 2007, A&A 475, 243

CHARA/FLUOR [K], B = 30 et 150 m Visibilités V(b) Vega (A0V) ud = 3.202 0.005 mas + émission circumstellaire fenv/f* 1.3% (champ 7.8 AU).

CHARA/FLUOR [K'], B = 22-241 m Visibilités V(b) Cet (K2V): LD = 2.015 0.011 mas + émission circumstellaire fenv/f* 1%

Eri (G8V): LD = 2.126 0.014 mas + émission circumstellaire fenv/f* < 0.6%

Résultats préliminaires, Rafael Millan-Gabet et al., 2007, 3ème CHARA mmeting

Leo (A3V) LD = 1.360 0.004 mas + 4% de flux incohérent

Lep (A2V) LD = 0.7 mas + 2% de flux incohérent


4- Étude des objets jeunes

Caractérisation de la région interne du disque circumstellaire

CHARA

CHARA, B = 330 m /B 1 mas ou 0.15 UA @ d = 150 pc l’étoile est séparée de son disque caractérisation de la structure interne du disque

Rafael Millan-Gabet et al, 2007 3ème CHARA meeting

V<9 et K<6 (source ponctuelle) 10 objets d’Herbig Ae Be 1 T Tauri 1 FU Ori

(A1Ve)


3- Les Systèmes multiples

Astrométrie des binaires écartées

"An update of Duquenoy & Mayor’s spectroscopic survey for multiplicity in solar type (F0-G9) stars"Chris Farrington"Probe unexplored regimes for stellar companions" Deepak Raghavan

B1

B2

ddm

1

ddm

2

Mesure des séparations projetées p1(t), p2(t) p 25 as(t), (t) et F2/F1 éléments de l’orbite visuelle parallaxe orbitale si couple connu comme SB2

"…The case of 12 Persei“ William G. Bagnuolo et al., 2006, AJ 131, 2695

• CHARA Classic, [K’], B avec effet de super synthèse ou B1 et B2 V(B, PA)• Détection des paquets de franges pour chaque composante ddm1(t), ddm2 (t)

ddm

p1

p2

A

B


4- Les étoiles à exoplanètes

diamètre de l’étoile, caractérisation du compagnon planétaire

"Inspection & characterisation of exoplanets’ host stars“ Ellyn Baines, travail de thèse31 étoiles observées sur les 82 observables avec CHARA * mesuré pour 26 étoiles

"Direct measurement of the radius and density of the transiting exoplanet HD 189733b with the CHARA array“ Ellyn K. Baines et al., 2007, ApJ 661, L195

• CHARA Classic, [H], B = 330 m (E1S1) V(B)

+ parallaxe HIP = 51.9 0.9 mas R* = 0.779 0.052 R+ résultats des observations du transit planétaire Rayon de la planète: Rp = 1.19 0.08 RJup + masse estimée de la planète Mp = 1.15 MJup densité moyenne planétaire p = 0.91 0.18 g cm-3

Mesure précise du diamètre angulaire de HD 189733 (G5V)UD = 0.366 0.024 mas + modèle (Teff = 5000K log g = 4.5) LD = 0.377 0.024 mas


Les Objets Astrophysiques de CHARA

Super Géantes O-B Étoiles W-R(P Cyg)

Étoiles Be( Cas, Tau, Per, Dra)

Super Géantes A-G( Cyg, Per)

Étoiles Céphéides( Cep, UMi, Y Oph)

Étoiles Séquence Principale

Étoiles Géantes rouges, Miras

Étoiles jeunes T Tauri

Étoiles jeunes Ae/Be Herbig

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