Résumé

Le code d’évolution stellaire Cesam2k20 (https://www.ias.u-psud.fr/cesam2k20) a été rendu public en 2023 lors de la 1ère édition de cet atelier. Depuis, nous sommes parvenus à fédérer une communauté d’utilisateurs autour du code (environ 30 participants pour chaque édition, dont une dizaine d’étrangers), et une communauté de développeurs avec de nombreux stagiaires et trois étudiants de thèse (M. Vidal, D. Lu et L. Gauvrit) qui participent activement au développement du code. Pour finir, Cesam2k20 a été fusionné à l’été 2025 un code apparenté d’évolution planétaire, CEPAM. Ce code est d’ors et déjà utilisé dans le cadre de comparaisons pour la mission PLATO. Cela permet maintenant à Cesam2k20 de modéliser l’évolution de la structure interne de planètes gazeuses ou d’étoiles. Cela ouvre désormais le code à la communauté exoplanétaire.

Afin d’élargir encore la communauté des utilisateurs de Cesam2k20, d’améliorer leur usage du code, et d’accompagner l’ouverture à la communauté exoplanète nous proposons d’organiser un 4ème atelier Cesam2k20, sur deux jours, dans les locaux du centre Jules Janssen. Afin d’intégrer les retours qui nous été faits lors des précédentes éditions, nous proposons cette année de suivre un fil conducteur en organisant les sessions autour du système 94 Ceti. Ce système triple est composé d’une étoile F dont on détecte des oscillations, ainsi que deux naines M. Une super-Jupiter 94 Ceti Ab orbite le composant principal. Ce système permettra donc d’illustrer des applications très variées de la modélisation. L’atelier sera accessible aux débutants comme aux utilisateurs confirmés. Plusieurs sessions sont envisagées, commençant par une préentation d’un intervenant extérieur sur un de ses usages particuliers du code, suivie d’une mise en pratique des particpants sur le cas de 94 Ceti.

Justification scientifique

Le code d’évolution stellaire Cesam2k20 est un code dédié à la modélisation de l’évolution de la structure d’étoiles de masses faibles et intermédiaires. Son développement a été initié par P. Morel (OCA) en 1989 et connaît depuis presque 30 ans une activité soutenue, ce qui fait de lui un code mature, implémentant des processus physiques très variés. Il a été plusieurs fois validé par comparaison avec d’autres codes d’évolution stellaire (ESTA-CoRoT model comparison 2006-2010, Aarhus Red Giant Working Group 2014-2020, Stellar Evolution Challenge 2005-2006, actuellement PLATO WP121 100 comparisons). Le code a été récemment identifié par le PNPS comme code à vocation à devenir communautaire. Ceci s’inscrit dans le cadre d’une nouvelle charte pour les codes communautaires labellisés par l’INSU. L’objectif est maintenant de coordonner les efforts de la communauté de physique stellaire sur le développement et l’utilisation d’un nombre restreint de codes numériques. Ce second atelier vient donc poursuivre cet effort.

Cesam2k20 est, par ailleurs, fortement impliqué dans la préparation de la mission PLATO. L’objectif principal de la mission PLATO est de détecter et de caractériser des exoplanètes telluriques orbitant autour d’étoiles brillantes de type solaire, préférentiellement dans la zone d’habitabilité. Afin de caractériser au mieux les exoplanètes observées, PLATO effectuera un suivi photométrique des étoiles hôtes afin d’obtenir des données astérosismiques et de mesurer les fréquences des modes avec une précision de $0.3-0.5 \mu\mboxHz$. Le PLATO Science Management (PSM), s’est engagé à fournir, grâce à ces observations, des déterminations des masses, rayons et âges (MRA) avec respectivement une exactitude de 15\%, 2\% et 10\%.

La détermination des MRA d’une étoile repose en très grande partie sur des modèles d’évolution stellaire réalistes. Le choix de la physique et son implémentation dans les modèles est très important pour obtenir des déterminations non biaisées. Afin de fournir les paramètres les plus exactes possibles, le groupe de travail WP121 doit fournir des grilles de modèles stellaires. Trois générations de grilles sont envisagées, de plus en plus complexes. La première grille inclura une physique standard, telle qu’elle est implémentée dans la plupart des codes d’évolution stellaire depuis des décennies. C’est le code d’évolution stellaire Cesam2k20 qui a été choisi pour la calculer.

La deuxième grille de modèle stellaire devra incorporer une physique plus riche et en particulier des mécanismes de transport réalistes. Le code qui derva calculer cette grille n’est pas encore choisi, mais Cesam2k20 est d’ores et déjà un candidat sérieux Ce nouvel atelier vise donc aussi à soutenir les développements qui lui permettraient d’être sélectionné. Il sera l’occasion d’apprendre à utiliser le code Cesam2k20, avec un point d’attention particulier sur les mécanismes de transport. Cet atelier s’adresse à la communauté nationale et possiblement internationale des physiciens stellaires, mais aussi à des chercheurs intéressés par les connexions entre étoiles et planètes ou à la caractérisation d’ensembles d’étoiles de la Galaxie. A l’Observatoire de Paris, sont concernés tout particulièrement les collègues s’intéressant aux étoiles de Gaia et aux premières étoiles (actuellement au GEPI) ainsi que les collègues du Pôle Étoile du LESIA. L’atelier est prévu pour durer deux jours et pour une trentaine de personnes.

Programme préliminaire

– matinée 1 : introduction générale du code, ainsi que des présentations
des dernières avancées des développeurs.

– après-midi 1 et matin 2 : L’après-midi et la matinée suivantes seront consacrés à l’exploration des modèles permis par Cesam2k20. Chaque session débutera par une présentation introductive d’un utilisateur expert de Cesam2k20 sur son sujet de prédilection, puis son travail sera illustré d’une mise en pratique par les participants sur le cas du système 94 Ceti. Par exemple, on aura une session axée sur la modélisation des pulsateurs classiques de masse intermédiaire (delta Scuti/gamma Dor), suivie d’une mise en pratique sur le composant le plus massif de 94 Ceti.

– après-midi 2 : Le dernier après-midi sera plus ouvert. Nous demanderons au préalable au participants de nous faire part de leurs besoins avec Cesam2k20. Nous choisirons quelques exemples et expliquerons comment utiliser et paramétrer le code pour modéliser l’objet de leur choix. Puis chaque participant sera libre de travailler sur son objet d’étude favori, avec l’aide des encadrants.

Orateurs préssentis : Y. Lebreton, L. Manchon, M. Deal, J. P. C. Marques, Tristan Guillot, Ducheng Lu, Marin Vidal