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Dernière mise à jour : 11-08-2020


 

Dissipation de marée dans les planètes géantes: modèles de nouvelle génération à l’heure des missions spatiales

SL-DRF-20-0501

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

Laboratoire de dynamique des étoiles des (Exo) planètes et de leur environnement (LDE3)

Saclay

Contact :

Stéphane MATHIS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Stéphane MATHIS
CEA - DRF/IRFU/DAP/LDE3

0169084930

Directeur de thèse :

Stéphane MATHIS
CEA - DRF/IRFU/DAP/LDE3

0169084930

Labo : http://irfu.cea.fr/dap/LDEE/index.php

Depuis Jupiter et Saturne dans notre système solaire jusqu’aux Jupiters/Saturnes « chauds » observés dans les systèmes extrasolaires, les planètes géantes gazeuses sont des objets dynamiques aussi complexes que fascinants. Ainsi, comme on peut l’observer à leur surface, ce sont des objets turbulents en rotation magnétisés qui interagissent fortement avec leur environnement, leurs lunes dans le cas de Jupiter et de Saturne et l’étoile hôte dans le cas des Jupiters/Saturnes « chauds » qui ont une période orbitale très courte. Dans ces systèmes, les forces d’interaction de marées, les ondes qu’elles génèrent (l’équivalent dans les planètes géantes des ondes de marées océaniques sur Terre) et leur dissipation jouent un rôle crucial pour l’évolution des orbites et de la rotation de la planète. Dans ce contexte, notre connaissance des planètes géantes et des marées en leur sein a connu plusieurs révolutions. D’une part, l’astrométrie de haute précision et la sonde CASSINI (NASA/ESA) ont démontré que la dissipation de marée est dix fois plus intense qu’attendue dans Jupiter et Saturne. D’autre part, les grands relevés photométriques Kepler/K2 et TESS (NASA) observent une grande diversité d’architectures orbitales pour les systèmes extrasolaires, en particulier dans le cas des Jupiters et des Saturnes « chauds » qui ont une orbite très proche de leur étoile et qui semblent être le site d’une dissipation moins intense que dans Jupiter et Saturne. Enfin, la sonde JUNO (NASA) et le grand finale de la sonde CASSINI ont révélé la structure et la dynamique internes de Jupiter et de Saturne: les intenses vents azimutaux observés à leur surface sont confinés dans leurs couches les plus externes du fait de l’action du champ magnétique dans les régions plus internes tandis que les éléments lourds contenus dans le noyau se mélangent au sein de la profonde enveloppe gazeuse dont ils modifient la structure. L’objectif de ce projet de thèse est donc de construire les nouveaux modèles cohérents de dissipation des ondes de marées dans l’intérieur des (exo-)planètes géantes gazeuses qui sont indispensables pour la compréhension de leurs systèmes et qui prendront en compte l’ensemble de ces phénomènes complexes et des nouvelles contraintes observationnelles. Ils seront ensuite appliqués pour prédire l’évolution des systèmes planétaires en support des missions spatiales en cours et à venir dans lesquelles le Département d’Astrophysique du CEA/IRFU est fortement impliqué (JWST, PLATO, ARIEL).
L’atmosphère des exoplanètes avec les missions spatiales JWST et ARIEL : la chasse aux systématiques instrumentales en amont pour ARIEL, en aval pour JWST

SL-DRF-20-0506

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

Laboratoire de dynamique des étoiles des (Exo) planètes et de leur environnement (LDE3)

Saclay

Contact :

Pierre-Olivier LAGAGE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Pierre-Olivier LAGAGE
CEA - DRF/IRFU/DAP/LDE3

+33676738723

Directeur de thèse :

Pierre-Olivier LAGAGE
CEA - DRF/IRFU/DAP/LDE3

+33676738723

L'étude des exoplanètes est en plein essor. Depuis la détection de la 1ière exoplanète en 1995 par M. Mayor et D. Queloz (prix Nobel de Physique 2019), plus de 4000 exoplanètes ont été détectées. Le domaine est maintenant confronté à un nouveau défi : la caractérisation de l’atmosphère des exoplanètes. La connaissance de l’atmosphère amène des informations uniques pour contraindre la formation et l'évolution de l’exoplanète, son intérieur, voire la présence d’activité biologique, etc. cette caractérisation va prendre un essor considérable avec le lancement de 2 missions spatiales : le JWST en 2021 et la mission ARIEL, entièrement dédiée aux atmosphères d’exoplanètes, en 2028. L’atmosphère est étudiée à partir d’observations spectroscopiques dans l’infrarouge ; le niveau de stabilité instrumentale requis pour ces études est très élevé (jusqu’à 10 ppm sur une dizaine d’heures).

Le JWST n’a pas été conçu pour avoir la stabilité requise. Au cours de sa thèse l’étudiant-e déterminera la stabilité en vol de l’instrument MIRI du JWST, auquel le CEA a fortement contribué, la comparera avec celle prédite et analysera différentes méthodes pour améliorer la stabilité lors de la réduction des données. Le CEA est également fortement impliqué dans la mission ARIEL (maitrise d’oeuvre de l’instrument principal d’ARIEL : le spectromètre InfraRouge AIRS ; réalisation et tests de la chaine de détection). L’étudiant participera aux études de stabilité (tests en laboratoire de la chaine de détection, analyse des résultats, détermination des meilleurs modes d’opération, analyse système) afin de maximiser la stabilité instrumentale en amont du lancement.

Mots clefs : missions spatiales, détecteurs pour l'infrarouge, exoplanetes

• Astrophysique

 

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