École Evry Schatzman 2025 : La physique stellaire à l'ère de PLATO

emeric bron — 2025-05-26T16:46:14Z

Résumé

Un an avant le lancement de la mission PLATO, il nous paraît opportun de préparer la communauté française à l'exploitation de ces données pour assurer les retombées en physique stellaire de cette mission dans laquelle la France est très fortement engagée.
Le but de cette école de montrer comment PLATO permettra des avancées remarquables sur la physique des systèmes exoplanétaires non seulement en détectant et caractérisant des planètes, mais aussi en caractérisant précisément les étoiles grâce à la détermination de leur paramètres fondamentaux (masse, rayon), leur âge, leur structure interne ou leur activité magnétique. On montrera également comment la sismologie de PLATO permettra d'améliorer notre connaissance de l'évolution stellaire et de contraindre les processus internes.
Avec cette école, nous proposons de mobiliser la communauté française afin de la préparer à l'exploitation des données que le satellite fournira un an après. En effet, la France est un des principaux contributeurs à cette mission ESA avec de très fortes contributions de l'Observatoire de Paris, de l'INSU et du CNES. Il est donc fondamental de préparer la communauté afin d'être en mesure d'exploiter au mieux les données et d'obtenir un retour scientifique à la hauteur des engagements humains et financiers investis par la France dans le projet. Cela nécessite un effort de formation important tant sur les enjeux scientifiques que sur l'utilisation des données.

Justification scientifique

La mission spatiale PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of Stars, Rauer et al. 2024) adoptée en juin 2017 comme 3e mission de classe moyenne du programme Cosmic Vision de l'ESA doit être lancée fin 2026. Elle a pour objectif scientifique l'étude des systèmes planétaires : son originalité tient au fait que l'instrument permet pour la première fois d'étudier conjointement une étoile et son cortège de planètes. Elle combine pour cela deux approches de pointe : la détection des exoplanètes par la méthode des transits et l'étude de la structure interne des étoiles par sismologie stellaire, c'est-à-dire l'étude des oscillations des étoiles. Cela sera possible grâce à un suivi photométrique d'ultra-haute précision de plusieurs centaines de milliers d'étoiles cible en continu pendant plusieurs années. PLATO sera la première mission de photométrie spatiale qui permettra à la fois un suivi photométrique de longue durée (contrairement à TESS) d'étoiles brillantes (contrairement à CoRoT, Kepler et K2). Cette caractéristique permettra d'obtenir des observations complémentaires depuis le sol, en particulier grâce à la spectroscopie. Les analyses sismiques permettent de fournir des déterminations précises des propriétés des étoiles (masse, rayon et âge par exemple) ainsi que de contraindre et d'améliorer nos modèles d'évolution stellaire (en particulier leur dynamique interne et les processus de transports qui s'y déroulent). Outre la sismologie, les courbes de lumière des étoiles permettent également de mesurer leur niveau d'activité magnétique et leur taux de rotation, éléments clés pour caractériser les champs magnétiques stellaires et mieux comprendre leur génération par phénomène dynamo et leurs interactions avec les exoplanètes, en particulier leur habitabilité. Un an avant le lancement de la mission, il nous paraît opportun de préparer la communauté française à l'exploitation de ces données pour assurer les retombées en physique stellaire de cette mission dans laquelle la France est très fortement engagée.
Le but de cette école de montrer comment PLATO permettra des avancées remarquables sur la physique des systèmes exoplanétaires non seulement en détectant et caractérisant des planètes, mais aussi en caractérisant précisément les étoiles grâce à la détermination de leur paramètres fondamentaux (masse, rayon), leur âge, leur structure interne ou leur activité magnétique. On montrera également comment la sismologie de PLATO permettra d'améliorer notre connaissance de l'évolution stellaire et de contraindre les processus internes.
Avec cette école, nous proposons de mobiliser la communauté française afin de la préparer à l'exploitation des données que le satellite fournira un an après. En effet, la France est un des principaux contributeurs à cette mission ESA avec de très fortes contributions de l'INSU et du CNES. Il est donc fondamental de préparer la communauté afin d'être en mesure d'exploiter au mieux les données et d'obtenir un retour scientifique à la hauteur des engagements humains et financiers investis par la France dans le projet. Cela nécessite un effort de formation important tant sur les enjeux scientifiques que sur l'utilisation des données.
Pour cela, l'école que nous proposons aura vocation à former les chercheur·se·s, doctorant·e·s et post- doctorant·e·s sur les thématiques scientifiques pour lesquelles la mission permettra les avancées les plus déterminantes. C'est pour cela que l'école sera structurée autour de la sismologie stellaire, de l'activité et la rotation stellaire. De plus, l'accent sera mis sur les synergies entre différentes communautés sur des aspects thématiques autour de l'archéologie galactique ou encore l'exoplanétologie mais également sur des aspects méthodologiques avec des approches observationnelles complémentaires (spectroscopie, spectropolarimétrie, astrométrie, interférométrie).
De plus, les problématiques pratiques liées à l'arrivée des données seront abordées afin que la communauté française et les plus jeunes en particulier soient les mieux armés pour exploiter rapidement et efficacement les données. En effet, les données qui seront mises à la disposition de la communauté sont par nature complexes tant elles résultent de nombreux traitements permettant d'extraire des produits de haut niveau et donc rapidement exploitables. Il est donc nécessaire de donner tous les outils et l'expertise afin de les appréhender au mieux. L'école sera donc l'occasion, par le biais de travaux pratiques, de présenter à la communauté les données qui seront accessibles mais également les outils qui lui seront nécessaires de maîtriser. Cette école sera en particulier l'occasion pour la communauté française d'apprendre à utiliser les futures données PLATO en s'entraînant sur des données simulées les plus réalistes possible. Nous prévoyons pour cela que ces travaux pratiques soient définis et mis en œuvre par des intervenants qui sont impliqués dans le développement des chaînes de traitement de données de la mission.

Il s'agira de la première école PLATO qui sera organisée en France. Le besoin de mettre en place des écoles liées à la mission a été en particulier pointé par le consortium de la mission. L'exploitation des données de cette mission s'appuiera sur l'expertise acquise grâce aux missions passées et actuelles (en particulier les missions CoRoT, Kepler et TESS), mais elle possédera également ses spécificités propres auxquelles il est important de préparer la communauté française pour en assurer les retombées scientifiques.
La thématique proposée, bien que centrée sur la physique stellaire, présente une forte interface avec la thématique des exoplanètes, puisque, comme décrit précédemment, la mission PLATO couvrira ces deux domaines. Par ailleurs, il existe également une forte synergie avec la physique galactique via l'archéologie galactique. Les thèmes de recherche abordés par l'école (sismologie, activité stellaire, exoplanètes, archéologie galactique...) sont des sujets aujourd'hui extrêmement actifs grâce à l'exploitation actuelle des données existantes en particulier de la mission Kepler et aux nouvelles données, en particulier de TESS. L'arrivée de PLATO accélérera cette dynamique.
En cette phase finale de la préparation de la mission, il est important d'offrir à la communauté française, les outils pour être prêt à exploiter au mieux les données de la mission. Le format école permet justement d'offrir un panorama des grandes questions et problématiques liées à PLATO en donnant les bases physiques utiles à la compréhension des phénomènes et observations mis en jeu. Le format école permet également donner aux participants une meilleure compréhension de la nature et les spécificités des données PLATO et des outils d'analyse et d'interprétation associés.

L'école proposée s'inscrit dans la lignée des prestigieuses Écoles Evry Schatzman qui se tiennent annuellement depuis 1989 : https://www.pnps.cnrs.fr/ees.html. L'idée d'une école annuelle de physique stellaire a été lancée en 1989 par Evry Schatzman et Annie Baglin, alors responsables du GDR Structure Interne des Étoiles et des Planètes Géantes. Depuis 2000, la sélection du thème annuel est faite par le conseil scientifique du PNPS, sur la base de propositions faites par la communauté PNPS. À compter de l'édition 2009, le CS du PNPS a décidé de rebaptiser cette école “École Evry Schatzman”, en l'honneur de son fondateur. L'école rassemble généralement entre 35 et 50 participants, tant chercheurs en devenir que confirmés.
L'école s'adresse prioritairement aux chercheur·se·s, doctorant·e·s et post-doctorant·e·s travaillant sur la thématique abordée et souhaitant développer des projets en lien avec l'exploitation scientifique de PLATO, mais également aux doctorant·e·s, post-doctorant·e·s, chercheur·se·s souhaitant découvrir et se former à la physique stellaire accessible avec PLATO. L'école s'adresse ainsi aux acteurs actuels et potentiels qui vont être amenés à analyser, exploiter et interpréter les données PLATO.

Le site est en construction et son adresse est https://ees2025.sciencesconf.org

Programme préliminaire

Lundi 22/09 :
Matinée :
• Présentation de PLATO - 1h (MJ Goupil)
• cours “Sismologie” (I - théorie) – 2h (J. Philidet)
Après-midi :
• cours “Sismologie” (II - analyse de données) – 2h (RA García)
• TP “Sismologie” - 2h (RA García)

Mardi 23/09 :
Matinée :
• cours “Activité et rotation” (I - théorie) – 1h30 (S. Breton)
• cours “Activité et rotation” (II - observations, lien exoplanètes) – 1h30 (S. Breton, participation G. Bruno)
Après-midi :
• TP “Activité et rotation” – 2h (S. Breton)

Mercredi 24/09 :
Matinée :
• cours “Inférences sismiques” (I - principes généraux) – 1h30 (G. Buldgen)
• cours “inférences sismiques” (II - processus non standard) – 1h30 (G. Buldgen)
Après-midi libre puis
• séminaire “Exoplanètes” – 1h (M. Deleuil)

Jeudi 25/09 :
Matinée :
• cours “Sismologie” (III - pulsateurs classiques) – 1h30 (J. Philidet)
• cours “Paramètres classiques” – 2h (M. Bergemann)
Après-midi :
• TP “Inférences sismiques” – 2x1h30 (G. Buldgen, participation M. Deal)

Vendredi 26/09 :
Matinée :
• cours “Archéologie galactique” (I - méthodes standards) – 1h30 (A. Miglio)
• cours “Archéologie galactique” (II - apport de la sismologie) – 1h30 (A. Miglio)

Fin des cours après le déjeuner.

Centre de Conférences Jules Janssen

École Evry Schatzman 2025 : La physique stellaire à l'ère de PLATO

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