Lieu : Mont Gros Niveau d`études : Master 2

Proposant : Bruno Lopez
Téléphone : 0615803327 email : [email protected]
Durée : 5 mois (15 Janv.-15 Juin pour MasterII de l’Univ. De Nice Sophia)
Lieu : Mont Gros
Financement : Demande de financement par le laboratoire
Domaine : Planétologie et Haute Résolution Angulaire
Niveau d’études : Master 2
Désignation du projet : Etude des régions de formation planétaire à haute
résolution angulaire par Interférométrie Longue Base et Optique Adaptative
Résumé : L’objectif du stage consiste à modéliser deux environnements circumstellaires.
Ceci afin d’interpréter des données déjà existantes mais aussi en préparation de futures
observations en haute résolution angulaire.
Dans le cadre de nos recherches actuelles, nous nous questionnons sur les conditions physiques
qui permettent aux planètes de se former. Il est admis que les planètes se forment dans les
disques protoplanétaires entourant les étoiles jeunes. HD 100546 est une étoile jeune dont le
disque, âgé d'environ 10 millions d'années, est en cours d’évolution (disque dit 'de transition').
Ce disque présente en effet une discontinuité observable dans sa structure de poussière. Ceci
suggère une 'dissipation' localisée de la poussière par le biais de différents processus physiques
pouvant en être responsable, tels que: a) la sédimentations des poussières contenues dans le
disque et qui pourrait expliquer l’apparente dissipation du disque dans sa région interne
(inférieure à 5 Unités Astronomiques) , et/ou b) la présence d’une planète géante récemment
formée et qui pourrait avoir 'creusé' un sillon vide de poussière entre 6 et 13 UAs.
Afin de répondre spécifiquement à ces question fondamentales, nous préparons l’observation
de HD 100546 avec l'instrument MATISSE* par le biais d'un mode spécifique de
‘reconstruction d’image en interférométrie longue base’, et ce dans des domaines de longueurs
d’onde encore inexplorés de l’infrarouge moyen. HD 100546 étant la source la plus brillante
de sa catégorie. Un des objectifs du stage de Master II est d’élaborer un modèle physique du
disque de poussière autour de cette étoile à partir d'une modélisation de type transfert de
rayonnement, de façon à préparer : a) l’interprétation des données de l’instrument SPHERE en
cours d’utilisation à Paranal au Chili, et, b) les futures observations de MATISSE. Plus de
détails sur l’approche de modélisation sont donnés ci-dessous **.
Le deuxième objet astrophysique d’intérêt que l’étudiant en stage modélisera est Mira B, une
étoile plus évoluée et bien plus âgée qu'HD139614 et appartenant au système binaire MIRA.
Cette étoile pourrait être une étoile bleue de la Séquence Principale ou une Naine Blanche.
Cependant bien que d’âge avancé (plusieurs milliards d’années), Mira B posséderait un disque
protoplanétaire alimenté en matière par son compagnon Mira A, une étoile Géante Rouge
éjectant sa masse à un rythme régulier. Il est prévu d’observer et de caractériser le disque
autour de Mira B avec l’instrument SPHERE mais aussi avec l’instrument d’Optique
Adaptative au Télescope Subaru appelée SCExAO. Notre perspective est de comparer les
caractéristiques de ce disque à celles des disques protoplanétaires d’étoiles jeunes afin de
déterminer si des planètes de seconde génération pourraient se former même autour d’une
étoile d’âge avancée.
Des modèles physiques de l’environnement de HD 100546 et de Mira B existent déjà, ainsi
qu’un ensemble de données qui permettra d’apporter de nouvelles contraintes à la modélisation.
L’originalité du stage va être de pousser la qualité de la modélisation, au travers de l'emploi de
codes semi-analytiques et d’un code de transfert de rayonnement, et de simuler les observables
attendues dans le cas d'observations par Optique Adaptative sur les télescope de 8 mètres et par
interférométrie longue base au Very Large Telescope Interferometer de Paranal.
L’étudiant apprendra comment les équations semi-analytiques permettant de simuler les
disques protoplanétaires ont été élaborées, Il apprendra également le maniement du code de
transfert de rayonnement RADMC3D. Il sera également initié au fonctionnement d'un
instrument d’interférométrie complexe et à la modélisation des quantités observables produites
ainsi que les barres d’erreurs inhérentes à la mesure. Il utilisera essentiellement IDL
(Interactive Data Langage) pour la programmation. Les outils et logiciels que nous
mentionnons existent. Durant le stage ils seront à exploiter après une période d’apprentissage.
L’étudiant sera encadré par Bruno Lopez, Frantz Martinache, Stéphane Lagarde, et, pourrait, en
fonction des avancement au cours du stage, être amené à collaborer avec Florentin Millour,
Philippe Benjoya, Philippe Bério, Eric Lagadec, Pierre Cruzalèbes et Andrea Chiavassa;
plusieurs de ces personnes étant directement impliquées dans le projet MATISSE et/ou dans les
instruments SPHERE et/ou SexAO. Il collaborerait également avec Alexis Matter, Jeune
Chercheur, Narges Jamialahmadi, étudiante en Thèse et Sébastien Flament, assistant ingénieur.
* MATISSE est un instrument de seconde génération du ‘Very Large Telescope
Interferometer’. Cet instrument, que nous construisons, fonctionnera dans le domaine de l’infra
rouge moyen entre 3 et 13 microns de longueur d’onde, sensible à l’émission des poussières et
du gaz des disques protoplanétaires. Il combinera les faisceaux provenant de 4 télescopes du
VLTI et produira des images à très haute résolution angulaire équivalente à l’unité
astronomique pour les disques situés à 100-150 parsecs. Un logiciel de simulation modélise
l’instrument MATISSE et le VLTI pour en produire des quantités observables : courbes de
visibilités et clôtures de phase en particulier, incluant leur barre d’erreur liée à la mesure.
** La modélisation s’effectuera par un outil logiciel qui est basé sur une approche semianalytique permettant de traduire la structure du disque en une carte de brillance ou image.
Dans un second temps, des simulations numériques du transfert de rayonnement dans le disque
de la poussière seront à réaliser à l’aide du code RADMC3D (http://www.ita.uniheidelberg.de/~dullemond/software/radmc-3d/).