Les Céphéides font partie de la catégorie des étoiles pulsantes, c’est-à-dire variables de façon périodique et stable. Ces étoiles sont particulièrement connues pour la relation qui existe entre leur période de pulsation P et leur luminosité intrinsèque (ou magnitude absolue) Mabs et qui a été découverte par Leavitt en 1912.
Grâce à cette relation, on peut calculer la distance d’une Céphéide simplement en l’observant : on obtient en effet ainsi sa magnitude apparente Mapp et sa période P , ce qui nous permet d’obtenir la magnitude absolue Mabs puis la distance D qui est fonction de Mapp − Mabs.
C’est pourquoi les Céphéides sont utilisées pour calculer les distances dans l’Univers proche, le Groupe Local principalement.

Le mécanisme responsable des pulsations périodiques a été proposé pour la première fois par Eddington en 1926. Il s’agit du mécanisme κ, du nom de l’opacité κ qu’il met en jeu.

Les Céphéides chaudes (à température de surface élevée) sont bien comprises. Mais les Céphéides du bord bleu comportent une zone de convection en surface qui interagit avec le mécanisme κ. Ces interactions entre pulsations et convection ont longtemps été simplement négligées ou bien approximées, faute de moyens de calcul adéquats.

Dans son travail de thèse, Thomas Gastine a effectué les premières simulations numériques directes avec couplage convection-pulsations dans un cas simple : la Céphéide est réduite à une boite cartésienne et le problème global est ramené à l’ étude de la propagation de modes acoustiques.

 

Après avoir démontré les deux conditions essentielles au démarrage de l’instabilité, Gastine a montré qu’une saturation non linéaire est atteinte dans les cas instables purement radiatifs. Lorsque la convection est ajoutée, cette saturation est parfois perdue : un couplage fort entre convection et pulsations se met en place si bien que la convection tue la propagation du mode acoustique instable.

L’hypothèse de Gastine et de son directeur de thèse Boris Dintrans est alors que la convection aurait un effet moins important dans des cas en trois dimensions, du fait de la taille réduite des plumeaux de convection. Ainsi, la saturation non linéaire pourrait être maintenue en 3D.

 

Ma thèse consiste en l’établissement de simulations hautement parallèles en trois dimensions, grâce au code d’hydrodynamique HERACLES développé au  CEA notamment par Edouard Audit, afin d'étudier cette hypothèse.

 

Pour ces travaux, j'ai obtenu le Prix Mésochallenges GENCI 2014.