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LUnivers Thermonucléaire
Jean-Pierre CHIEZE DSM/DAPNIA/SAp Journées de
Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 10-15 octobre 2004
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De lUnivers calme à lUnivers violent vers le
stade pré-supernovaintroduction de la dynamique
interne
Développement de calculs hydrodynamiques et
magnétohydrodynamiques Meilleures prédictions
des abondances de surface (observable)
Effet de la métallicité
3
De lUnivers calme à lUnivers violent Contraintes
observationnelles spatiales
De la sismologie solaire et stellaire à lanalyse
des raies nucléaires
COROT 2006?
SDO 2009 ? GOLFNG 2010 ?
SoHO ? 2009
MAX vol en formation après 2010 ?
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Introduction des effets de rotation et champ
magnétique
Déformation de létoile, Géométrie complexe,
meilleure représentation de la convection Importan
t pour les conditions initiales de lexplosion
Le Soleil est la seule étoile où les processus
dynamiques peuvent être étudiés en détail il
faut continuer leffort...
Renfort de la modélisation 1D, 2D et 3D au cours
des prochains 5 ans et retour aux étoiles
massives collaboration DAPNIA, Bruxelles, Suisse
Profil de rotation interne du Soleil
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Estimation des incertitudes sur les taux de
réactions (a,g)T 2.5 109 K
Daprès S. Goriely (IAA, ULB)
6
Estimation des incertitudes sur les taux de
réactions (p,g)T 2.5 109 K
Daprès S. Goriely (IAA, ULB)
7
Impact des incertitudes dorigine nucléaire sur
la nucléosynthèse par processus p dans les SNIa
Daprès S. Goriely (IAA, ULB)
8
Impact sur la nucléosynthèse par processus p de
deux modèles différents de SNIa
Daprès S. Goriely (IAA, ULB)
9
Le reste de SN1572, distant de 7 500 a.l. Image
en rayons X prise par le satellite Chandra
Onde de chocT 2 107 K
20 a.l.
Pas de source centrale SN Ia !
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Chandelles Standard?
La relation de Phillips est approchée. De
nombreuses supernovae sécartent du comportement
moyen cest une cause importantedincertitude
dans la détermination des paramètres
cosmologiques. Comprendre le(s) mécanisme(s) de
lexplosion pour comprendre la  diversité  des
supernovae.
SNLS a Hawai acquiert des données a plus grandes
distances mais de moins bonnes info
spectroscopiques.
SNAP, delais importants, budget
SN factory Collecte depuis le sol des SN proches
en spectro-photometrie precise donc une mine de
comparaisons / modèles
DUNE, projet de mesure de cisaillement , devrait
inclure des SN (alerte photométrique photométrie)
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DétonationCombustion supersonique propagation
dun choc fort

• Combustion complète
• Corrélation  brighter-slower 
• ? Synthèse de 1,4 Msol FeENS
• ? Pas déléments de masses intermédiaires Mg,
  Si, S, Ar, Ca

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DéflagrationCombustion subsonique conduction
thermique, turbulence, convection, ...

• Nucléosynthèse couches internes Fe -
  intermédiaires Mg-Ca externes Ø
• ? Corrélation  brighter-faster 
• ? Faible vitesse des couches productrices
  déléments intermédiaires 10 000 km/s vs. 25
  000 km/s obs.
• ? Surproduction déléments riches en neutrons
  54Fe
• ? Faible hétérogénéité

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Détonation RetardéeTransition dune déflagration
centrale vers une détonation

• Combustion totale synthèse de Fe et des
  éléments intermédiaires Mg, Si, S, Ca
• Pas de surproduction d éléments riches en
  neutrons
• Hétérogénéité, uexp 12 000 - 25 000 km/s
• ? Transition ad hoc déflagration / détonation
• ? Propagation ad hoc de la chaleur (1.6 109K) ...

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SNIa, Combustion Thermonucléaire, Fusion par
Confinement Inertiel

• Lobjectif du Laser Mégajoule est de parvenir à
  lignition thermonucléaire
• et à la combustion.
• Cela entraîne un effort important concernant la
  modélisation physique et lexpérimentation dans
  le domaine de la combustion thermonucléaire.
• Thème transverse de la FR 2707, au sein de
  lInstitut Lasers et Plasmas
• Groupe  Combustion et Supernovae 
  multidisciplinaire
• Astrophysique DAPNIA, IAA (ULB), CRAL
• Combustion théorie/expériences LCD, IRPHE,
  IUSTI
• Thermique LET
• Mathématiques appliquées MAB

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• Détonations

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Visualisations latérale et frontale dune
détonation naturelle cellulaire
17
Détonations cellulaires
Audit, Chièze, Vidal
18
Une évolution multicellulaire
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Trois échelles emboîtées
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• FLAMMES et DEFLAGRATIONS

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Flammes en gravité
Forte gravité
Faible gravité
Gravité moyenne
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• Un Modèle de Déflagration
• Lexplosion débute comme une déflagration au
  centre naine blanche (WD) de carbone et doxygène
  dune masse de Chandrasekhar
• Composition initiale .............................
  ............ 0.5 C 0.5 O
• Densité centrale .................................
  ............. 2.0 x 109 g cm-3
• Rayon initial ...................................
  ................. 2.1 x 108 cm
• Modèle numérique 3D fondé sur les équations d
  Euler de la dynamique des fluides,
• Équation détat de la matière dégénérée,
• Débit dénergie simplifié.
• Le modèle de la combustion turbulente aux
  échelles non résolues suppose que la combustion
  aux petites échelles est dominée par
  linstabilité de Rayleigh-Taylor.
• Taille minimum dune cellule AMR
  ............... 2.6 105 cm,
• 108 cellules de calcul.
• Les grandes structures sélèvent, les matériaux
  non brûlés senfoncent La combustion atteint
  la surface r 5-6 x 108 cm.
• Environ 50 est brûlée, et libère 1.3 x 1051
  ergs dénergie nucléaire.
• La vitesse dexpansion atteint 1.2 109 cm s-1
• ....

Gamezo, Khokhlov, Oran, Chtchelkanova, Rosenberg
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Gamezo, Khokhlov, Oran, Chtchelkanova, Rosenberg
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Le reste de SN G292.01.8, vieux de 1 600
ans Image en rayons X prise par le satellite
Chandra
Filaments richesen O, Ne, Mg
Pulsar ! SN II