M2R ASEP - Stages - Observatoire Midi

MASTER « Physique et Astrophysique »
Spécialité Recherche ASEP
« Astrophysique, Sciences de l'Espace, Planétologie »
Proposition de stage 2011-2012
Directeur de stage
Nom : GARCIA
Prénom : Raphael
e-mail : [e-mail]
Laboratoire : IRAP
Lieu du stage : IRAP-Belin Toulouse
Détection et modélisation des ondes infrasons et de gravité créées par les gros
séismes au moyen des données des satellites gravimétriques
Thème scientifique
Géophysique
Méthodologie
Théorie - modélisation, Observations - traitement de données
Résumé:
Le but de ce stage sera de profiter du recouvrement temporel de trois missions gravimétriques et
de l'expertise des équipes de géodésie (GET) et de sismologie (IRAP) pour détecter et modéliser
les perturbations atmosphériques consécutives à un gros séisme. Et réaliser ainsi la première
détection directe de ces perturbations de la haute atmosphère, déjà imagées par des méthodes
indirectes.
Les données des satellites gravimétriques à la date des séismes de fortes magnitudes seront tout
d'abord extraites et traitées en collaboration avec l'équipe de géodésie. Les programmes de
production de sismomètres synthétiques permettront de réaliser une simulation de ces données
incluant uniquement les perturbations de densité dues à l'onde infrason post-simique.
300 mots c'est pas assez détaillé, veuillez me contacter pour un descriptif plus précis.

MASTER « Physique et Astrophysique »
Spécialité Recherche ASEP
« Astrophysique, Sciences de l'Espace, Planétologie »
Proposition de stage 2011-2012
Directeur de stage
Nom : GARCIA
Prénom : Raphael
e-mail : [e-mail]
Laboratoire : IRAP
Lieu du stage : IRAP-Belin Toulouse
Etudes des mécanismes au foyer des séismes lunaires profonds et contraintes
sur la taille du noyau lunaire
Thème scientifique
Géophysique, Planétologie
Méthodologie
Théorie - modélisation, Observations - traitement de données
Résumé:
Ce stage aura pour but de déterminer les mécanismes au foyer des séismes lunaires profonds au
moyen des données enregistrées par les stations sismologiques Apollo.
Puis, d'utiliser cette information pour détecter des ondes réfléchies sur le noyau lunaire afin de
préciser sa taille et sa densité.
Des travaux précédents ont permis de cosntruire un modèle de l'intérieur de la Lune incluant le
noyau lunaire grace à la détection d'ondes S réfléchies sur celui-ci (Garcia et al., 2011). Mais
d'autres types d'ondes peuvent être détectées si l'on peut préciser dans quelle direction les
séismes lunaires profonds rayonnent un maximum d'énergie.
On utilisera une analyse polarimétrique des signaux pour détecter les ondes P et S issues des
séismes profonds. Puis leur amplitude et leur polarité seront inversées pour déterminer le
mécanisme au foyer des séismes.
Dans un deuxième temps, une modélisation numérique des signaux sera éffectuée pour justifier la
détection d'ondes réfléchies sur le noyau.
Toutes ces observations permettront de construire un nouveau modèle de référence de la Lune,
dans lequel la taille et la densité moyenne du noyau seront mieux connues.
Ces informations permettront de préciser les conditions de formation du système Terre-Lune.

MASTER « Physique et Astrophysique »
Spécialité Recherche ASEP
« Astrophysique, Sciences de l'Espace, Planétologie »
Proposition de stage 2011-2012
Directeur de stage
Nom : CAUX
Prénom : Emmanuel
e-mail : [e-mail]
Laboratoire : IRAP
Lieu du stage : IRAP-Roche Toulouse
Comprendre les premières étapes de formation stellaire: Etude et modélisation
de la proto-étoile de référence IRAS16293
Thème scientifique
Milieu interstellaire
Méthodologie
Théorie - modélisation, Simulations numériques, Observations - traitement de données
Résumé:
La thématique principale de ce stage est d’analyser l’émission des ions positifs dans le spectre
millimétrique et submillimétrique de la proto-étoile de type solaire IRAS16293, la plus brillante de
cette catégorie. Cette étude permettra de progresser dans la connaissance des processus
d’évolution des proto-étoiles, embryons d’étoiles en cours d’effondrement.
Le spectre d’IRAS16293 a été observé avec les télescopes IRAM (80–270 GHz), APEX (270-320
GHz), JCMT (328–370 GHz) et le télescope spatial Herschel; (480-1800 GHz). Il est composé d’une
multitude de raies (environ 10000), dont seule une partie a été aujourd’hui étudiée en attendant
un travail systématique d’identification et d’analyse. Le champ de vue des télescopes utilisés, de
9’’ à 45’’ suivant la fréquence observée, englobe les différentes régions émettrices d’IRAS16293,
le cœur chaud (hot corino), proche de l’étoile naissante, le disque proto-planétaire, l’enveloppe
tiède résiduelle du cœur pré-stellaire parent et les jets de matière expulsés par le système.
Pendant le stage, l’étudiant sera familiarisé avec l‘analyse des spectres et avec les méthodes
permettant l’identification des espèces moléculaires à partir de leurs raies rotationnelles,
méthodes qui incluent le logiciel CASSIS (http://cassis.cesr.fr), conçu à l’IRAP.
Depuis la découverte du premier ion (CH+) dans le milieu interstellaire il y a plus de 70 ans, un
grand nombre d'ions a été détecté dans des régions très différentes. Les ions sont
particulièrement importants dans le contexte de la chimie interstellaire en phase gazeuse à
travers les réactions entre ions et neutres, les réactions d'échange de charges, les recombinaisons
dissociatives et associations radiatives etc... Pour plusieurs ions positifs (CH+, CO+, SO+, N2H+,
HCO+...), un grand nombre de transitions ont été détectées dans la source IRAS16293, et nous
proposons dans le cadre de ce stage d'étudier certains d’entre-eux à travers plusieurs étapes:
1) réduction des données Herschel/HIFI,
2) transfert radiatif à l'équilibre thermodynamique local (etl) avec le logiciel CASSIS
3) transfert radiatif hors ETL à l'aide du code Radex dans CASSIS
4) transfert radiatif hors ETL à l'aide du code Monte Carlo Ratran

5) modélisation chimique.
Le travail proposé préparera l’étudiant aux travaux subséquents qui sont projetés à partir de 2012
avec l’interféromètre international ALMA pour mesurer précisément la distribution spatiale des
différents ions étudiés dans IRAS16293. Les trois proposants ont une très bonne expérience de
l’interprétation de l’émission moléculaire pour ce type d’objet, Ce stage sera suivi par un sujet de
thèse qui sera soumis à l’Ecole Doctorale.

MASTER « Physique et Astrophysique »
Spécialité Recherche ASEP
« Astrophysique, Sciences de l'Espace, Planétologie »
Proposition de stage 2011-2012
Directeur de stage
Nom : BELMONT
Prénom : Renaud
e-mail : [e-mail]
Laboratoire : IRAP
Lieu du stage : IRAP-Roche Toulouse
Émission des trous noirs accrétants: rôle des protons
Thème scientifique
Objets compacts
Méthodologie
Théorie - modélisation, Simulations numériques
Résumé:
Les trous noirs qui accrètent la matière autour d’eux sont parmi les objets les plus énergétiques et
les plus lumineux de l’univers. Bien que la source d’une telle énergie soit bien identifiée : l’énergie
gravitationnelle du gaz, il n’est pas encore clair comment cette énergie est communiquée aux
particules du gaz et ultimement rayonnée par celles-ci. Ceci constitue la problématique du
chauffage et de l’accélération des particules dans l’environnement des trous noirs ; et représente
actuellement un enjeu majeur de l’astrophysique.
Dans les régions les plus internes du disque d’accrétion, le gaz peut atteindre plusieurs milliards
de degrés et forme un plasma complétement ionisé. Depuis plusieurs années, les observations
montrent que les électrons de ce plasma suivent des fonctions de distribution non-thermiques
plus ou moins complexes, loin des distributions habituelles de Maxwellien-Boltzmann. Les
propriétés de ces électrons et la manière dont ils émettent le rayonnement observé sont étudiées
en détails dans plusieurs équipes dans le monde, dont à L’IRAP, Toulouse. Elles dépendent des
mécanismes d’accélération, du rayonnement, et des interactions avec les protons du plasma. Ce
dernier point semble particulièrement important, mais n’a, pour l’instant, jamais été traité en
détails.
Les buts de ce stage sont a) d’étudier les propriétés des protons dans l’environnement des trous
noirs accrétants, b) de comprendre leur rôle dans l’accélération de particules et leur effet sur les
électrons, c) d’en déduire des traces observables dans le rayonnement émis par les trous noirs.
Nous disposons à l’IRAP d’un code numérique permettant d’étudier l’interaction entre le
rayonnement et des électrons accélérés. Pour atteindre les buts de ce stage, il faudra rajouter le
rôle des protons dans code, le faire tourner et interpréter les résultats dans le cadre de modèles
simples.
Ce stage reposant sur un travail initialement numérique, des compétences minimales dans ce
domaine sont souhaitables.