La récente découverte de nombreux systèmes planétaires autour d'étoiles proches a mis en évidence des propriétés surprenantes : une grande proportion des planètes découvertes semble s'être considérablement rapproché de leur étoile centrale après leur formation. Ce rapprochement, appelé migration planétaire, a façonné des systèmes planétaires très originaux, donnant lieu à ce que l'on appelle par exemple des Jupiters chauds (des planètes géantes orbitant très près de leur étoile centrale), ou des systèmes planétaires où les planètes exhibent des résonances orbitales, le plus souvent la 2:1 (lorsqu'une planète décrit deux orbites autour de son étoile, l'autre en décrit exactement une). Comprendre la variété des systèmes planétaires implique de bien comprendre les phénomènes de migration, qui correspondent à un effet de marée entre une protoplanète et le disque protoplanétaire à partir duquel elle se forme.
Pour ce faire, deux codes ont été développés au Service d'Astrophysique : FARGO et JUPITER. Ce sont des codes hydrodynamiques, qui décrivent sur une grille l'évolution du gaz consituant la nébuleuse protoplanétaire, et qui incluent les effets gravitationnels de l'étoile centrale et d'une nombre arbitraire de planètes immergées.
Le code FARGO est un code 2D polaire dédié exclusivement aux effets de marée disque-protoplanète. Il utilise une méthode d'advection orbitale originale qui le rend environ dix fois plus rapide que les codes classiques. Il a à son actif la découverte du régime de migration emballée, la découverte du piégeage des planètes au bord interne des disques protoplanétaires, l'étude des effets mutuels entre planètes géantes, etc. Il est public et gratuit. Il peut tourner sur des machines parallèles à mémoire partagée (OpenMP), à mémoire distribuée (MPI) ou mixtes. Il est utilisé par plusieurs groupes actifs dans l'étude des interactions disque-planètes. Des versions récentes, non encore publiques, incluent l'auto-gravité et l'immersion dans une grille 1D pour décrire l'évolution visqueuse globale du disque.
voir aussi : Site Web du code FARGO
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Evolution conjointe de deux protoplanètes géantes (respectivement d'une masse de Jupiter et d'une masse de Saturne) immergées dans un disque protoplanétaire (simulation réalisée avec FARGO).(cliquer pour agrandir) |
Le code JUPITER est un code versatile à vocation générale, comportant toutefois un certain nombre de caractéristiques qui le rendent particulièrement adapté à la description des disques protoplanétaires. Il peut utiliser des grilles de géométrie cartésienne, cylindrique ou sphérique, au choix de l'utilisateur, et peut travailler
en une, deux ou trois dimensions. Il utilise le concept de grilles emboîtées, qui permet un zoom sur une partie précise du système, et que l'on choisit généralement à l'endroit où se trouve une planète. Enfin, il s'agit d'un code parallèle (parallélisé, à l'instar de ASH, RAMSES et FARGO, avec le standard MPI, Message Passing Interface). Une version publique de JUPITER est prévue pour 2007.
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Champ de vitesse dans le disque au voisinage d'une planète géante immergée. Simulation réalisée avec le code JUPITER. (cliquer pour agrandir) |
Coupe équatoriale d'une simulation 3D d'une planète de 3 masses terrestres immergée dans un disque protoplanétaire. Cette simulation a été effectuée avec le code JUPITER sur 126 processeurs. Chaque rectangle représente le domaine traité par un processeur (CPU, Central Processing Unit, en anglais).(cliquer pour agrandir) |
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