Thématique

Les âges des Etoiles

Conséquences pour la physique stellaire, la dynamique et l’évolution des galaxies, l’exoplanétologie, et la cosmologie.

L'âge des étoiles est une donnée fondamentale en astrophysique. Des âges stellaires exacts et précis sont requis dans de nombreux champs de recherche : exoplanétologie, physique stellaire, dynamique et évolution galactiques, étude des galaxies et cosmologie. Par exemple, il faut connaître l'âge des étoiles des régions HII pour étudier la formation stellaire induite dans leur environnement. Par ailleurs, la caractérisation des populations stellaires des galaxies repose sur la connaissance des âges de leurs étoiles. Il est aussi essentiel de déterminer l'âge des plus vieilles étoiles de notre galaxie (étoiles du halo). Il indique quand la formation stellaire y a commencé et pose une limite inférieure à l'âge de l'Univers qui peut être comparée à l’âge cosmologique déduit des mesures du taux d’expansion (loi de Hubble). Enfin, les propriétés des planètes évoluent avec le temps et pour dévoiler la structure interne des exoplanètes, il est impératif de connaître leur âge, obtenu par la datation de leurs étoiles-hôtes. Les âges des étoiles ne peuvent être mesurés directement mais sont déduits ou estimés à partir de modèles théoriques ou de lois empiriques. Diverses méthodes sont appliquées selon que l’on s’intéresse à des étoiles simples ou en groupes, jeunes ou évoluées.

Depuis le Symposium IAU 258, “The Ages of Stars” (Baltimore, USA, 2008), des progrès considérables ont été accomplis sur les datations stellaires dans un contexte d'acquisition massive de données d’observation précises. Par exemple, les données photométriques de haute précision des satellites CoRoT et Kepler mènent à des progrès importants en matière de diagnostics astérosismiques des âges. Les derniers instruments mis en place sur les grands télescopes (par exemple UVES, HARPS ou AMBER à l'ESO) ou le grand relevé spectroscopique RAVE permettent une détermination sans précédent des paramètres globaux des étoiles et/ou de leurs planètes. Grâce à ces avancées couplées aux développements théoriques, les méthodes classiques d'estimation d'âge peuvent être raffinées et la précision améliorée. C’est le cas de la nucléochronologie ou des méthodes basées sur la relation entre l'activité chromosphérique et la rotation. De nouveaux diagnostics et moyens de datation sont proposés. L’analyse astérosismique s’est considérablement raffinée. Les fréquences des oscillations des étoiles permettent en théorie de “mesurer” la dimension du coeur stellaire mélangé -réserve de combustible pour la fusion nucléaire- et, via les modèles de structure interne stellaire, de déterminer leur âge. Cependant de nombreuses sources d'erreurs aléatoires ou systématiques entachent encore les déterminations d'âge et il est crucial de bien les identifier et d'évaluer leurs conséquences.

Les objectifs de l'école sont multiples. Il s’agira de présenter les divers champs de l'astrophysique qui requièrent une estimation des âges des étoiles. Le point sera fait sur les méthodes de datation et leur champ d'application en soulignant leurs limitations et les incertitudes. L’école rassemblera les spécialistes travaillant sur les différents aspects de la problématique, à la fois sur les plans théoriques et observationnels. Les objectifs sont d’accompagner les grands instruments de la discipline, en particulier l’exploitation des résultats des missions Gaia, CoRoT et Kepler qui produisent et produiront très prochainement un lot important de découvertes dans le domaine.

La tenue d’une école portant sur les âges des étoiles, à l’automne 2013, à quelques semaines du lancement de Gaia se fera donc dans un contexte particulièrement opportun.

Le sujet de l’école est clairement très interdisciplinaire, et concerne les communautés «stellaire pure» (PNPS), galactique (PNPS/PNCG/AS-Gaia), extragalactique (PNCG), et planétaire (PNP). L'école permettra à ces communautés, riches en doctorants et jeunes chercheurs, de mieux préciser  leurs compétences et leurs besoins.

La proposition, initiée et portée par le Conseil Scientifique du PNPS, est soutenue financièrement par la formation permanente du CNRS (DR5), le PNCG, l’AS-Gaia, le CNES et le GREAT/ESF (Gaia Research for European Astronomy Training/European Science Fondation). Elle a aussi obtenu le soutien scientifique du PNP.

Les cours seront publiés en anglais par EDP Sciences dans "European Astronomical Society Publications Series".