Vents et magnétisme des étoiles de type solaire : influence sur la rotation stellaire, la couronne et les (exo) planètes

2016 
Les etoiles de type solaire generent un champ magnetique dans leur enveloppe convective grâce a l'effet dynamo. De l'energie magnetique est injectee dans leur atmosphere etendue, la couronne, qui est chauffee a quelques millions de Kelvin. Le gradient de pression entre la base de la couronne et le milieu interstellaire produit alors un vent de particules chargees responsable du freinage rotationnel de l'etoile sur la sequence principale. Apres une premiere partie introduisant les concepts fondamentaux de la magnetohydrodynamique stellaire, cette these se consacre a l'influence du vent magnetise sur la rotation stellaire et la couronne. A l'aide d'un ensemble de 60 simulations MHD axisymetriques, nous quantifions en premier lieu l'influence de la topologie magnetique sur le freinage. Nous demontrons l'efficacite d'une nouvelle formulation de freinage qui permet de prendre en compte des topologies arbitrairement complexes grâce au flux ouvert magnetique. Nous proposons ensuite une methode pour estimer le flux ouvert des etoiles de type solaire a partir de modeles analytiques de reconstruction coronale, qui permettent l'utilisation de cette formulation dans les modeles d'evolution rotationnelle. Enfin, a l'aide de simulations entierement tridimensionnelles contraintes par des champs magnetiques observes, nous etudions l'evolution des proprietes du vent avec l'âge des etoiles. En modelisant l'evolution de la temperature et de la densite coronale en fonction du taux de rotation de l'etoile, nous retrouvons les prescriptions usuelles des modeles d'evolution rotationnelle. Les simulations 3D permettent egalement d'acceder a la structure complexe de la couronne organisee en regions ouvertes et fermees. Nous demontrons egalement que, pour les etoiles jeunes, la distribution de vitesse du vent est trimodale du fait de l'effet magneto-centrifuge et de l'expansion superradiale des lignes de champ magnetique. La troisieme partie de cette these aborde les interactions magnetiques etoile-planete sous deux aspects. Tout d'abord, lorsque la planete est proche, un couplage magnetique permet un echange de moment cinetique entre les deux corps. Nos travaux quantifient pour la premiere fois ces couples magnetiques en fonction des parametres stellaires et des parametres orbitaux de la planete, grâce a des simulations MHD 2D et 3D. Ce couple apparait comme un facteur non negligeable de la migration de Jupiter chauds vers leur etoile hote. Puis, dans le cas d'une planete plus lointaine, nous nous interessons aux emissions radios creees dans les magnetospheres planetaires a travers l'exemple de Mercure, ouvrant la voie a la detection et a la caracterisation de magnetospheres exoplanetaires.
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