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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-17-0546

DOMAINE DE RECHERCHE
Astrophysique / Physique corpusculaire et cosmos
INTITULÉ DU SUJET Français English

Dissipation de marée dans les étoiles: transport de moment cinétique interne et magnétisme

RÉSUMÉ DU SUJET

Depuis la découverte de la première exoplanète il y a une vingtaine d’années, l’astrophysique a connu une véritable révolution. Environ 3000 exoplanètes ont ainsi été découvertes et caractérisées autour d’étoiles de différentes masses et d’âges différents, et ce au sein de systèmes planétaires présentant des architectures orbitales très différentes de celle de notre Système Solaire. Ces découvertes ont de profondes répercutions sur notre compréhension de la formation, de l’évolution et de la stabilité des systèmes planétaires, dont notre Système Solaire.

Pour les planètes de courtes périodes orbitales déjà découvertes et celles qui seront détectées et caractérisées par les missions spatiales CHEOPS (ESA) et TESS (NASA) à partir de début 2018, puis PLATO (ESA) en 2024 (missions pour lesquelles les chercheurs du Service d’Astrophysique – Laboratoire AIM du CEA sont partie prenante), le rôle de l’étoile hôte est incontournable. En effet, la présence de planètes proches induit au sein de l’étoile des écoulements de marées (comme les marées océaniques sur Terre). La dissipation de ces écoulements modifie l’orbite des planètes proches et peut impacter la rotation de l’étoile (e.g. Bolmont & Mathis 2016). Pour comprendre l’évolution des systèmes étoile-planète(s) proches, il faut donc modéliser de manière réaliste les écoulements de marées dans les étoiles et leur dissipation (e.g. Zahn 1975, Ogilvie & Lin 2004-07, Ogilvie 2013), et ce en fonction des paramètres de structure et de la dynamique de l’étoile hôte. En effet, il a été démontré que la dissipation des écoulements de marées peut varier sur plusieurs ordres de grandeur en fonction de la masse, de l’âge, de la rotation et de la rotation différentielle de l’étoile (e.g. Mathis 2015, Mathis et al. 2016, Baruteau & Rieutord 2013, Guenel et al. 2016), conduisant à des évolutions orbitales très différentes suivant ces propriétés de l’étoile hôte (e.g. Bolmont & Mathis 2016).

L’objectif de cette thèse est de modéliser pour la première fois la dissipation de marée dans les étoiles de faibles masses en prenant en compte le transport de moment cinétique interne induit par les ondes de marées (Favier et al. 2014) et le champ magnétique (e.g. Wei 2016), en particulier dans l’enveloppe convective de l’étoile qui est le siège de la génération du champ magnétique par effet dynamo. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet européen ERC SPIRE (Stars: dynamical Processes driving tidal Interactions, Rotation and Evolution). Elle se déroulera au sein du Laboratoire Dynamique des Etoiles et de leur Environnement au CEA, l’un des groupes de recherche en pointe au niveau international dans la modélisation des écoulements de marées. Les prédictions obtenues seront cruciales pour l’exploitation scientifique des missions spatiales à venir (CHEOPS et TESS) et en préparation (PLATO).

Bibliographie :

- Baruteau & Rieutord 2013, Journal of Fluid Mechanics, 719, 47

- Bolmont & Mathis 2016, Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, 126, 275

- Guenel, Baruteau, Mathis & Rieutord 2016, Astronomy & Astrophysics, 589, A22

- Favier, Barker, Baruteau, Ogilvie, 2014, Monthly Noticies of the Royal Astronomical Society, 439, 845

- Mathis 2015, Astronomy & Astrophysics, 580, L3

- Mathis, Auclair-Desrotour, Guenel, Gallet, Le Poncin-Lafitte 2016, Astronomy & Astrophysics, 592, 33

- Ogilvie 2013, Monthly Noticies of the Royal Astronomical Society, 429, 613

- Ogilvie & Lin 2004, The Astrophysical Journal, 610, 477

- Ogilvie & Lin 2007, The Astrophysical Journal, 661, 1180

- Wei 2016, The Astrophysical Journal, 828, 30

- Zahn 1975, Astronomy & Astrophysics, 41, 329

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Master Recherche en Astrophysique, Physique théorique, Mathématiques appliquées à la Physique, Dynamique des fluides ou en Physique des plasmas

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'univers
Service d'Astrophysique
Laboratoire Dynamique des Etoiles et de leur Environnement
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/09/2017
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Stéphane MATHIS  

CEA
DRF/IRFU/SAp/LDEE
CEA/DRF/IRFU/SAp/LDEE
CE-Saclay L'Orme des merisiers Bât. 709
91191 Gif-sur-Yvette cedex

Téléphone : +33 1 69 08 49 30

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris Sud
Astronomie et Astrophysique d'Île de France
DIRECTEUR DE THÈSE

Stéphane MATHIS

CEA
DRF/IRFU/SAp/LDEE
CEA/DRF/IRFU/SAp/LDEE
CE-Saclay L'Orme des merisiers Bât. 709
91191 Gif-sur-Yvette cedex