dévoiler le mystère de la perte de masse
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Ecole Doctorale Sciences Fondamentales et Appliquées Université Côte d'Azur UFR Sciences Proposition de Sujet de Thèse pour Contrat Doctoral UCA Adresse e-mail à utiliser pout toute correspondance : [email protected] Titre de la thèse Le brouillard des étoiles géantes : dévoiler le mystère de la perte de masse Thesis Title The bubbling Asymptotic Giant Branch stars: unveiling the mystery of the mass-loss Directeur de Thèse (HDR ou assimilé) Nom : Chiavassa Prénom : Andrea Téléphone : +33 492 00 3027 Courriel : [email protected] Laboratoire d'accueil LAGRANGE Co-directeur Nom : Prénom : HDR : Non Unité de recherche : Téléphone : Courriel : Domaine Scientifique DS3 - Sciences de la Terre et de l'Univers, Espace Ecole Doctorale Sciences Fondamentales et Appliquées Université Côte d'Azur UFR Sciences Description du sujet La plupart des étoiles de faible masse finissent leur vie dans la phase « Asymptotique Giant Branch » (AGB). Durant cette phase, la pulsation et la pression de radiation de l’étoile conduisent à une phase de forte perte de masse, au cours de laquelle le gaz et la poussière enrichi par les produits de la nucléosynthèse de l'étoile seront éjectés. Cette perte de masse est fondamentale pour l'enrichissement chimique du milieu interstellaire (ISM) et pour l'évolution chimique de notre Galaxie. Un aspect important du processus de perte de masse est la géométrie, à savoir la distribution de densité et la cinématique de la photosphère et de l'enveloppe circumstellaire des étoiles AGB. Pour une meilleure compréhension de l'histoire de perte de masse, il est essentiel de sonder les atmosphères stellaires à différentes échelles spatiales : de très profond à l'intérieur de l'étoile jusqu'à l'interface avec l'ISM. Les techniques à haute résolution spatiale sont uniques dans ce contexte d'étude. L'instrument MATISSE (https://www.matisse.oca.eu/) sera crucial pour étudier la dynamique et la formation de poussières dans les étoiles AGB. MATISSE est développé à l’Observatoire de la Côte d’Azur – Laboratoire Lagrange - et sera monté au Very Large Telescope Interferometer au Chili. Comme le laboratoire Lagrange fait partie du consortium de construction de MATISSE, nous avons accès au temps garanti pour observer en priorité des étoiles AGB ainsi qu’au soutien et à l’aide technique pour la réduction des données. Ces observations seront effectuées au début des opérations Matisse (début 2018). Le but est de reconstruire des images monochromatiques avec les observables interférométriques. L'interprétation des données se fera au moyen de modèles hydrodynamiques. La modélisation hydrodynamique multidimensionnelle de la convection dans les étoiles évoluées inclut la totalité de l’étoile dans la boîte numérique de la simulation (article: https://arxiv.org/abs/1702.05433, vidéos: http://www.astro.uu.se/~bf/movie/AGBmovie.html). La première comparaison avec des observations spectro-interférométriques a été effectuée (Wittkowski, Chiavassa, Freytag et al 2016, A&A https://arxiv.org/abs/1601.02368) et fournie une évidence à la présence de chocs, induits par les mouvements convectifs, dans les atmosphères AGB. Le projet de thèse est centré sur l'utilisation des dernières simulations numériques pour développer de nouveaux outils numériques, y compris une physique plus adaptée, et un ensemble unique de matériel d'observations pour améliorer notre compréhension des étoiles AGB. En plus de cela, l'étudiant sera encouragé à préparer des propositions de temps d’observation avec différents instruments montés sur les plus grands interféromètres du monde (MATISSE, GRAVITY, NACO, VISIR, SPHERE au Very Large Telescope au Chili et MIRC, VEGA au CHARA interféromètre in USA) pour compléter les observations MATISSE. Cette synergie entre la modélisation et l'observation sera un outil unique dans la communauté stellaire qui va fortement aider à avoir une vue complète sur la complexe dynamique des AGB en partant de leurs photosphères jusqu'aux couches plus externes qui l’enveloppent. La thèse se déroulera au laboratoire Lagrange (Observatoire de la Cote d’Azur, Nice) avec une forte interaction avec Markus Wittkowski de l’ESO (European Southern Observatory – Munich, Allemagne) et Bernd Freytag (Department of Physics and Astronomy, Uppsala University, Suede). Le projet prévoit la possibilité d’effectuer plusieurs longues visites à Ecole Doctorale Sciences Fondamentales et Appliquées Université Côte d'Azur UFR Sciences l'ESO et à l'Université d'Uppsala. Description of the thesis Most of the low and intermediate mass stars end their lives at the end of the Asymptotic Giant Branch (AGB) phase. During this phase, pulsation and radiation pressure on dust leads to a phase of strong mass loss, during which gas and dust enriched by the products of the star nucleosynthesis will be ejected. This mass loss is thus crucial for the chemical enrichment of the interstellar medium (ISM) and therefore for the chemical evolution of our Galaxy. An important aspect of the mass-loss process is its geometry, i.e. the density distribution and the kinematics of the photosphere and the circumstellar envelope of the AGB stars at different scales and different evolutionary phases. For a better understanding of the mass-loss history, it is crucial to probe the stellar atmospheres at different spatial scales: from very deep inside the star up to the interface with the ISM. High spatial resolution techniques are unique in this context to study the AGB dynamics. In particular, the MATISSE instrument (https://www.matisse.oca.eu/) will be crucial to study the dynamics and dust formation in AGB stars. As the LAGRANGE laboratory is part of the MATISSE consortium, we have access to guaranteed time for observing AGB stars as well to all the specific support for the data reduction. These observations will be carried out at the beginning of MATISSE operations in 2018. The aim is to reconstruct monochromatic images together with the interferometric observables. The interpretation of the data will be done using hydrodynamical models (either in 1D and 3D) in terms of intensity contrast, morphology distribution and temporal variation. Recent developments have brought a new generation of AGB simulations (paper: https://arxiv.org/abs/1702.05433, movies: http://www.astro.uu.se/~bf/movie/AGBmovie.html) and the first comparison with spectro-interferometric observations has been carried out (Wittkowski, M., A. Chiavassa, Freytag, B, A&A, https://arxiv.org/abs/1601.02368) and provide the first support to the presence of shocks in AGBs atmospheres induced by convective motions. The PhD project is characterised by the use of the latest state-of-the-art numerical simulations, to develop new numerical tools including more adapted physics, and a unique set of observational material to improve our understanding and description of AGB stars. In addition to this, the student will be encouraged to prepare proposals to different instruments (MATISSE, GRAVITY, NACO, VISIR, SPHERE @ VeryLargeTelescope-Interferometer), this to increase the number of variate information to constrain the models. This synergy between modelling and observation will be a unique tool in the stellar community that will strongly help to have a full view on the complicated AGB dynamics from the inner part of the photosphere to the outer envelope layers. The PhD thesis will take place at the laboratory Lagrange (Observatory of Nice, France) with strong interaction with Bernd Freytag (Department of Physics and Astronomy, Uppsala University, Sweden) and Markus Wittkowski (European Southern Observatory, ESO, Munich, Germany). The project includes the possibility to spend several long visits at ESO/Garching and Uppsala University. Ecole Doctorale Sciences Fondamentales et Appliquées Université Côte d'Azur UFR Sciences Informations complémentaires Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
