First whole atmosphere night-time seeing measurements at Dome C, Antarctica

We report site testing results obtained in night-time during the polar autumn and winter at Dome C. These results were collected during the first Concordia winterover by A. Agabi. They are based upon seeing and isoplanatic angle monitoring, as well as in-situ balloon measurements 2 of the refractive index structure constant profiles Cn (h). Atmosphere is divided into two regions: (i) a 36 m high surface layer responsible of 87% of the turbulence and (ii) a very stable free atmosphere above with a median seeing of 0.36+-0.19 arcsec at an elevation of h = 30 m. The median seeing measured with a DIMM placed on top of a 8.5 m high tower is 1.3+-0.8 arcsec.Comment: accepted for publication in PASP (oct 2005

An asymmetry detected in the disk of Kappa CMa with the AMBER/VLTI

International audienceAims. We study the geometry and kinematics of the circumstellar environment of the Be star Kappa CMa in the Br gamma emission line and its nearby continuum. Methods. We use the VLTI/AMBER instrument operating in the K band which provides a spatial resolution of about 6 mas with a spectral resolution of 1500 to study the kinematics within the disk and to infer its rotation law. In order to obtain more kinematical constraints we also use an high spectral resolution Pa beta line profile obtain in December 2005 at the Observatorio do Pico do Dios, Brazil and we compile V/R line profile variations and spectral energy distribution data points from the literature. Results. Using differential visibilities and differential phases across the Br gamma line we detect an asymmetry in the disk. Moreover, we found that kappa CMa seems difficult to fit within the classical scenario for Be stars, illustrated recently by alpha Arae observations, i.e. a fast rotating B star close to its breakup velocity surrounded by a Keplerian circumstellar disk with an enhanced polar wind. Finally we discuss the possibility for kappa CMa to be a critical rotator with a Keplerian rotating disk and try to see if the detected asymmetry can be interpreted within the "one-armed" viscous disk framework

8. Sismologie solaire et stellaire

Introduction Le Soleil et nombre d’autres étoiles considérés comme des instruments de musique, l’idée peut paraître étrange, voire saugrenue. Et pourtant. Pendant les quatre siècles écoulés depuis les premières observations optiques effectuées à Arcetri par Galilée au moyen de sa petite lunette, les astronomes ont inlassablement augmenté la puissance de leurs instruments d’observation optique. Mais pas uniquement : ils ont également élargi le domaine spectral des ondes électro..

Les observations solaires au Pôle Sud

Grec Gérard, Fossat Eric. Les observations solaires au Pôle Sud. In: Bulletin de la Classe des sciences, tome 71, 1985. pp. 177-190

Héliosismologie & cycle d'activité solaire

Cette thèse concerne l'analyse des données du réseau héliosismologique en disque intégré IRIS -International Research of the Interior of the Sun, qui fonctionne en multisite depuis 11 ans L'intégration cohérente d'instruments partenaires améliore de façon significative le taux de remplissage, initiant le réseau IRIS++, dont les données sont désormais librement accessibles. La variabilité à long et court termes des paramètres des modes p en fonction de l'activité solaire et de la fréquence sont étudiées, les mesures obtenues couvrant un cycle solaire complet. Les variations observées montrent une importante sensibilité des oscillations avec l'activité, permettant de contraindre l'amortissement et l'excitation des modes au cours du cycle solaire. L'évidence de variations de quelques mois dans les fréquences des modes p est présentée ainsi que de périodicités similaires à celles relevées dans d'autres données solaires. Des tables de fréquences et de splittings sont établies.This thesis relates the analysis of the full disk helioseismic data IRIS International Research of the Interior of the Sun, running into multisite since 11 years. The merging of data from various partnerships in a coherent manner results in a significant improvement in duty cycles, initiating the IRIS++ network, whose data are from now on freely accessible. The long and short term variabilities of p-mode parameters with solar activity and frequency have been studied, thanks to the 11 years of collected measurements, covering a complete solar cycle. The observed variations in parameters show an important sensitivity with the activity, constraining the damping and the excitation of the modes during the solar cycle. The obviousness of variations about a few months in the p-mode frequencies is presented as well as the observation o similar periodicities to those found in other solar data set. Tables of frequencies and splittings have been computed.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF

Étude détaillée des pulsations d'étoiles évoluées "AGB" par interférométrie au V.L.T.I.

Cette thèse exploite des mesures interférométriques multi-époques d étoiles évoluées de la branche horizontale asymptotique (AGB) du diagramme HR. Il s agit d étoiles de masses petites à intermédiaires (0.6 10 Mo) en phase finale de leur évolution. Ces étoiles pulsantes subissent une perte de masse très importante via un vent stellaire dense et poussiéreux qui enrichit l environnement stellaire de gaz et de poussières. Ces processus de perte de masse sont encore mal compris et font l objet de beaucoup d investigations. Grâce à leur luminosité et diamètre très importants, ces étoiles sont des cibles privilégiées d observations à Haute Résolution Angulaire. Les étoiles AGB étudiées ici ont été mesurées pendant plusieurs cycles d oscillation au moyen des deux interféromètres AMBER et MIDI du VLTI, donc en proche et moyen infrarouge. Le but de cette investigation est la connexion entre le mécanisme de pulsation, la condensation et la chimie des poussières dans le but de mieux comprendre leur perte de masse. J ai étudié un échantillon de quatre étoiles évoluées, les variables de type Mira riches en oxygène RR Aql, S Ori, Gx Mon et R Cnc, au moyen de donnée MIDI multi-époque et de données AMBER individuelles. Ces données sont modélisées par des modèles standards de disques uniformes ou gaussiens. Les données AMBER sont modélisées par une atmosphère auto-excitée libre de poussière incluant les couches moléculaires juste supérieures responsables du continuum spectral (modèles de série P et M, Ireland et al. 2004a,b). Les données MIDI permettent de rajouter à ce modèle l enveloppe gazeuse radiative. Le transfert radiatif de l enveloppe utilise le code mcsim_mpi (Ohnaka et al., 2006) et prolonge le travail de Wittkowski et al. (2007). Deux types de poussière sont envisagés, silicate et Al O . Les modèles ont été simulés à différentes phases et avec différents paramètres de l enveloppe de poussière pour étudier la variabilité de la photométrie et de la dimension interférométrique en infrarouge moyen. Les visibilité spectrales n ont pas permis, pour aucune de nos étoiles, de mettre en évidence de variation significative intra-cycle ou d un cycle à l autre, dans nos barres d erreur de 5 à 20%. Notre étude montre que les spectres de visibilité et de photométrie des quatre étoiles sont bien décrits par le modèle d enveloppe radiative au-dessus d une source centrale décrite par un modèle d atmosphère dynamique. L enveloppe de poussière optiquement mince de RR Aql est bien modélisée par des grains de silicate. L addition de grains de Al O n améliore pas l ajustement du modèle, mais n exclut pas la présence d une enveloppe interne optiquement plus mince que celle de silicate. GX Mon est bien modélisé par une combinaison de A Al O et de silicates, alors que les enveloppes d nS Ori et R Cncn sont modélisables par des grains de Al O seul sans contribution de silicate. Les rayons inférieurs des enveloppes sont de l ordre de 2 à 2.5 rayons photosphériques pour Al O et de 4 à 5 pour le silicate. Les modélisations effectuées dans ce travail de thèse confirment que les variations inter et intra-cycle attendues ne sont pas détectables dans la précision de nos mesures. Cette étude est la première comparaison entre des mesures interférométriques couvrant plusieurs cycles d oscillation et des modèles couvrant une large gamme de phases des oscillations.This thesis presents multi-epoch interferometric observations of evolved stars on the Asymptotic Giant Branch (AGB). The Asymptotic Giant Branch is populated by low to intermediate mass stars (0.6 10 Mo) in the final stage of their stellar evolution. Pulsating AGB stars suffer from strong mass loss via a dense and dusty outflow from an extended stellar atmosphere returning gas and dust to the interstellar medium. The processes leading to the violent mass loss are not well understood and are therefore under intense investigations. Due to the AGB stars large diameters and high luminosities, evolved stars are ideal targets for high angular resolution observations. The AGB stars presented in this thesis were observed over several pulsation cycles using the near-infrared AMBER and mid-infrared MIDI instruments at the Very Large Telescope Interferometer (VLTI). The goal of this study is to investigate the connection between the pulsation mechanism, the dust chemistry of AGB stars, and the condensation sequence in order to better understand the mass loss process. The thesis studies a sample of four evolved stars, the oxygen-rich Mira variables RR Aql, S Ori, GX Mon, and R Cnc. We obtained multi-epoch MIDI observations and individual AMBER observations. The presented data are modelled using basic models of uniform disks and Gaussian profiles. The AMBER data, along with the basic models, are modelled using dust-free self-excited dynamic model atmospheres (P and M series). These modeles represent the stellar atrmosphere including the continuum forming atmosphere and overlying molecular layers (Ireland et al., 2004b,a). In addition to the basic models, the MIDI data are fitted by a radioactive transfer model of the circumstellar dust shell where the central stellar intensity profile is described by the previously mentioned series of dust-free dynamic model atmospheres, which are based on self-excited pulsation model. The radiative transfer model is computed using the radiative transfer code mcsim_mpi (Ohnaka et al., 2006). The modelling approach follows the work presented by Wittkowski et al. (2007). For all stars, two dust species of silicate and Al O grains were examined. In order to investigate the expected variability of our mid-infrared photometric and interferometric data, model simulations using variations of model phase and dust shell parameters were performed. The observed visibility spectra for all studied stars do not show indications of variations as a function of pulsation phase and cycle within our investigated phases and uncertainties (5%-20%). The observed photometry spectra may indicate intra-cycle and cycle-to-cycle variations with a significance of 1-5 . However, the photometry variations cannot be confirmed within our uncertainties. Our study shows that the photometric and visibility spectra for all stars can be well described by the radiative transfer model of the dust shell that uses a dynamic model atmosphere describing the central source. For all epochs, we found the best fitting models consisting of a dynamic model atmosphere, and dust shells parameters including the optical depth of the dust shell, the inner radii, the power-law index of the density distribution, and the photospheric aangular diameter. The optically thin dust shell did not improve the model fit. However, the model simulations indicate that the presence of an inner Al O dust shell with low optical depth compared to the silicate dust shell can not be excluded. GX Mon can be modelled with a combination of Al O and silicate grains. The dust shell of S Ori and R Cnc can be well modelled using only Al O dust grains without a contribution of silicates. The inner boundary radii of Al O appears around 2-2.5 photospheric radii and the inner moundary radii of silicate appears around 4-5 photospheric radii. The modelling simulations performed in this thesis confirmed that significant intra-cycle and cycle-to-cycle visibility variations are not expected at mid-infrared flux and visibility values are expected to be less that 25% and 20% respectively, and are too low to be detected within the measurement uncertainties. The study represents the first comparison between interferometric observation and a combination of a radiative transfer modelling with dynamic atmosphere models over and extended range of pulsation phases covering several cycles.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF

Contribution à l'étude des sites astronomiques par modélisation et expérimentation in situ (application aux sites de la Silla et du Dôme C pour les télescopes géants du futur)

Ma thèse rentre dans le cadre du projet d European Extremely Large Telescope pour la caractérisation des sites. L un des facteurs très important est la turbulence atmosphérique. Car c est elle qui limite la résolution angulaire à toutes les longueurs d onde. L installation d un grand télescope avec tous ses systèmes complexes de correction de front d onde par optique adaptative nécessite une étude élaborée de l atmosphère au-dessus du site. Plusieurs techniques permettent de mesurer les différents paramètres intégraux et les profils verticaux de la turbulence optique. Dans ce contexte, j ai anlysé les différentes techniques de profilage atmosphérique appliquées à deux sites astronomiques : La Silla, le site de l ESO au Chili et également le site Antarctique du Dôme C, qui depuis quelques années intéresse beaucoup les astronomes. Je procède à la validation comparative du modèle météorologique européen ECMWF pour Dôme C qui pourra fournir les paramètres d entrée pour les divers modèles de turbulence qui de leur côté permettront d obtenir la distribution verticale de Cn2(h). Dans le cadre général de la recherche des meilleurs sites pour le futur télescope européen E-ELT, une campagne de mesures a été effectuée en 2002/2003 à l observatoire de La Silla de l ESO au Chili au moyen de SCIDAR Généralisé. On a obtenu, après 5 mois d observations, la statistique pour le seeing, l angle isoplanétique, le temps de cohérence et les profils verticaux de Cn2(h). Les résultats de cette campagne sont très importants pour décrire la situation turbulente au-dessus de ce site et déterminer les limites observationnelles des futurs grands télescopes.My thesis was undertaken within the framework of the European Extremely Large Telescope project where the site characterization for the future large telescopes is the paramount goal. The very important factor for astronomical observations is the atmospheric turbulence. Several techniques exist to measure the various integral parameters and the vertical profiles of optical turbulence. In this context I analyzed the various atmospheric profiling techniques applied to two astronomical sites : La Silla one ESO site in Chile and also the Antarctic site of the Dome C, which as been of great interest for the astronomers during the past few years. Therefore, the feasibility must be extensively studied, and proceed through an objective analysis of pros and cons. In the first part of my thesis I review some important properties of Antarctic plateau. For understanding the seasonal behaviour of the atmosphere above <Dome C, the climatological situation, using the year-round data from the ECMWF model for 2003-2004, is then presented. The results from the model are finally compared to the results already obtained from site testing campaigns at Concordia. In the second part of my thesis, I present vertical profiles of refractive index structure constraint Cn2(h) measurements made at the 1-m telescope at La Silla Observatory (ESO, Chile) using the Generalized SCIDAR. Observations took place from July 2002 up to February 2003. I performed the data processing of scintillation images to retrieve Cn2(h) and V((h) profiles using Maximum. Seeing values derived from Cn2(h) profiles are successfully compared to the simultaneous seeing measurements taken with a DIMM. Five months statistics of the turbulent situation at LaSilla Observatory are analyzed for the general qualification of the potential site for the ELT projects.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF