Biographie – Travaux antérieurs

Mon travail s’est toujours orienté vers des thématiques ayant le même dénominateur commun : l’étude détaillée et approfondie de l’évolution au cours du temps de la composition chimique des étoiles. Cette étude a des répercussions dans des domaines aussi variés que :

    • connaissance approfondie des intérieurs stellaires
    • relation avec vibrations solaires et stellaires (hélio- et astérosismologie)
    • contraintes sur les particules (e.g. masse du neutrino)
    • évolution générale de la composition chimique des galaxies
    • contraintes sur l’Univers primordial et la cosmologie
    • évolution des systèmes planétaires extrasolaires

Les débuts à Paris

J’ai commencé à travailler sous la direction de Hubert Reeves en 1969 sur le problème des réactions nucléaires dans les étoiles. Nous cherchions à comprendre pourquoi une petite étoile appelée 3 Centauri A avait des abondances d’hélium anormales. Ce travail a conduit à ma “thèse de 3ème cycle”, ainsi qu’à un article Vauclair and Reeves 1972 (une thèse de 3ème cycle de l’époque correspond à peu près à un master actuel).

Mes travaux suivants ont consisté à étudier, sous la direction du professeur Evry Schatzman, en collaboration avec Georges Michaud, professeur à l’Université de Montréal, Canada, la manière dont les éléments chimiques diffusent à l’intérieur des étoiles, vers le centre ou vers la surface. Cette migration permet d’expliquer un grand nombre de phénomènes, observés dans l’analyse de la lumière des étoiles. Nous avons publié au cours de ces années une série d’articles considérés comme des références de base sur le sujet.

En 1973, j’ai passé un hiver à Moscou en famille, dans le cadre d’un échange entre l’Institut d’Astrophysique de Paris et le Conseil Astronomique de l’Académie des Sciences de l’URSS. Nous avons pu écrire un article scientifique important avec un jeune astronome russe, concernant l’influence de la diffusion de l’hélium sur la structure interne des étoiles. A la même époque j’ai aussi montré l’influence d’un vent stellaire sur la quantité d’hélium observée à la surface des étoiles.

En 1977-1978 nous avons effectué un séjour de longue durée aux Etats-Unis, toujours en famille, avec un petit garçon de 4 ans et un autre de 9 mois. J’ai d’abord été “Assistant Professor” à l’Université de Stony Brook, près de New York, puis “Research Associate” à l’Université Columbia, au centre de New York. Enfin, nous avons passé un semestre en tant que “Associate” au “California Institute of Technology” (Caltech), près de Los Angeles.

J’ai montré, pendant cette période, que la diffusion des éléments dans un champ magnétique pouvait expliquer les anomalies de silicium observées dans certaines étoiles. Puis, en collaboration avec le Professeur Jessy Greenstein du Caltech et Gérard Vauclair, nous avons étudié les processus de diffusion des éléments dans les étoiles en fin de vie, les naines blanches. Nous avons fait des prédictions qui se sont trouvées confirmées par de nombreuses observations ultérieures. Ces travaux présentent un rebondissement actuel dans le cadre de l’étude du destin des systèmes planétaires lorsque l’étoile qui les héberge termine son existence.

Bien d’autres exemples pourraient être décrits, de cette époque fructueuse. Un article de revue publié dans « Annual Review of Astronomy and Astrophysics » en 1982 fait le point sur tous ces travaux.

 

Les années toulousaines jusqu’en 2002

En 1981, nous avons quitté Paris et plus précisément l’Observatoire de Paris-Meudon où j’effectuais mes recherches, et l’Université Paris 7 où je donnais mes cours, pour nous installer à Toulouse. Nous y avons participé à la création d’un nouvel institut lié au Pic du Midi, qui s’est d’abord appelé Observatoire du Pic du Midi et de Toulouse (OPMT) et qui est devenu ensuite Observatoire Midi-Pyrénées (OMP). Nous étions alors une poignée de chercheurs venus de Paris et Nice pour construire ce nouveau site toulousain, à proximité de l’Université Paul Sabatier et du CNES, en collaboration avec les astronomes qui étaient déjà dans la région, soit au Pic du Midi (site à présent ouvert au public), soit dans l’ancien observatoire de Jolimont, devenu aussi maintenant lieu d’accueil pour le public avec la Société d’Astronomie Populaire, et siège de l’Académie de l’Air et de l’Espace. A présent l’OMP regroupe 8 laboratoires de sciences de l’Univers, dont l’IRAP (Institut de Recherches en Astrophysique et Planétologie).

J’ai enseigné comme professeur à l’Université Paul Sabatier jusqu’en 2012, ainsi qu’à l’ENSAE (Sup Aéro, Ecole Nationale Supérieure de l’Aéronautique et de l’Espace). J’ai eu de très nombreux étudiants, que j’ai plaisir à revoir à l’occasion, et j’ai continué mes recherches sur la manière dont les éléments chimiques se déplacent à l’intérieur des étoiles au cours du temps, avec plusieurs collaborateurs et étudiant(e)s de recherche. J’ai publié à cette époque une étude très citée de l’évolution du lithium dans les étoiles les plus vieilles observées (Vauclair 1988). Ce travail a une importance cosmologique car le lithium est l’un des très rares éléments à avoir été partiellement formé dans le Big Bang.  On obtient ainsi des informations précieuses sur l’Univers dans son ensemble.

Des calculs effectués avec Olivier Richard, Corinne Charbonnel et Wojtek Dziembowski (de l’Institut Copernic de Varsovie), ont permis de développer l’un des meilleurs modèles du Soleil existant alors dans la communauté internationale (RVCD 96). En collaboration avec J.D. Landstreet, de l’ « University of Western Ontario », Canada, nous avons étudié l’effet des “vents stellaires” sur la composition chimique de certaines étoiles. En collaboration avec Douglas O. Gough (Institute of Astronomy, Cambridge, Angleterre), et Margarida Cunha (Centre d’Astronomie de l’Université de Porto, Portugal) nous avons fait évoluer nos connaissances sur les étoiles magnétiques pulsantes. 

 

Les années toulousaines entre 2002 et 2012

Mon élection comme membre senior de l’Institut universitaire de France en Octobre 2002 m’a permis de consacrer encore plus de temps à la recherche, tout en gardant des responsabilités d’enseignement ainsi que des responsabilités collectives.

Dans le même temps, le domaine de la physique stellaire est passé dans une nouvelle dimension grâce à l’astérosismologie, ou étude des oscillations internes des étoiles. En effet les étoiles vibrent comme des caisses de résonance d’instruments de musique. Les répercussions de ces ondes sonores internes conduisent à des vibrations superficielles qui peuvent être détectées avec des instruments appropriés. Pour la première fois, la communauté internationale a réussi à développer des technologies (au sol ou dans l’espace) permettant ainsi de sonder l’intérieur des étoiles et de tester avec précision la physique introduite dans les modèles. Dans la suite de mes travaux, je me suis spécialement intéressée aux tests sismiques des étoiles et à la recherche des variations de leur composition chimique.

Par ailleurs, depuis 1995, des planètes ont été découvertes autour d’étoiles autres que le Soleil : les « exoplanètes ». On en connaît à présent plusieurs milliers. Les instruments qui permettent de détecter ces exoplanètes sont les mêmes que ceux qui permettent de détecter les vibrations stellaires.

À partir de 2002, avec plusieurs étudiant(e)s de recherche, nous avons observé et étudié les oscillations d’étoiles centrales de systèmes planétaires pour les comparer aux étoiles sans planètes observées. Nous avons calculé en détail les répercussions d’une variation de la composition interne des étoiles sur leurs fréquences d’oscillation. En juin 2004, nous avons observé les oscillations de l’étoile mu Arae, de la constellation de l’Autel, depuis le Chili, observatoire de La Silla, avec mon étudiant en thèse Michaël Bazot. Nous avons eu la chance de découvrir par hasard, sans l’avoir cherchée,  la plus petite exoplanète parmi celles connue à l’époque. Cette planète tourne sur une orbite très proche de son étoile, en 9 jours seulement, ce qui fait que sa présence était détectable au cours des huit nuits d’observation consacrées aux oscillations de l’étoile. Nos collègues de l’observatoire de Genève, avec lesquels nous étions en contact, ont remarqué cette signature de la planète dans nos données, et l’ont confirmée par la suite, au cours de l’été 2004.

J’ai ensuite étudié d’autres étoiles centrales de systèmes planétaires, avec d’autres étudiants de recherche. L’une d’entre elles s’appelle iota Hor. Elle est visible dans l’hémisphère sud, dans la constellation de l’Horloge. L’étude sismique de cette étoile a prouvé qu’elle s’est en réalité formée avec les étoiles de l’amas des Hyades, lui-même observé dans l’hémisphère nord, puis s’en est échappé. Des articles sont parus dans la presse internationale avec pour thème le lieu de naissance d’un étoile dévoilé par sa musique.

J’ai pris ma retraite de l’Université Paul Sabatier en octobre 2012 et je suis devenue Professeur émérite, ce qui signifie que je continue mes travaux de recherches dans mon laboratoire, l’IRAP. Le fait que je ne donne plus de cours universitaires me laisse plus de temps pour me consacrer au grand public, donner des conférences et écrire des livres.

Colloque de Roscoff 2013

Mes anciens étudiants de recherche ont organisé un colloque international à l’occasion de la fin de ma carrière universitaire et des débuts de mon statut de Professeure émérite. Ce colloque, intitulé “New advances in stellar physics: from microscopic to macroscopic processes” s’est tenu à Roscoff, Bretagne, du 27 au 31 mai 2013. Ce fut un très beau moment.