Croissance précoce de la poussière à l'origine de la formation planétaire – SEED

Avec la détection de planètes extrasolaires, la recherche en formation stellaire et planétaire est apparue comme une discipline passionnante, compétitive et en évolution rapide, au premier plan de la recherche en astrophysique. La formation des étoiles et celle des planètes sont étroitement reliées car le disque circumstellaire à partir duquel l’étoile accrète sa masse est aussi le site de la formation planétaire. La recherche se concentre donc sur la formation et l’évolution des disques circumstellaires, et sur la formation dans les disques de petits corps rocheux à l’origine des planètes. Le but de ce projet est de mener des recherches fondamentales de premier plan dans ce domaine qui touche à nos origines.
Un rôle clé à la fois pour la formation des étoiles et des planètes est joué par les petites particules de poussière mélangées au gaz des coeurs de nuages moléculaires dans lesquels ces processus ont lieu. Ce sont non seulement des traceurs importants des régions denses où les étoiles se forment, mais ils contribuent aussi à l’échange de charges, à la chimie, et au refroidissement du gaz. De plus, ce sont les germes des planètes se formant dans le disque d’accrétion des jeunes étoiles. De nombreux aspects du processus de formation planétaire sont toujours inconnus: nous commençons juste à observer des planètes en formation dans les disques, mais pas leurs précurseurs, et aucun scénario clair n’explique pourquoi, par exemple, les corps du disque ayant un diamètre de l’ordre du mètre ne tombent pas dans l’étoile. Le projet proposé arrive à un moment opportun: le candidat et une équipe de chercheurs français et allemands viennent de découvrir ce qu’ils ont appelé “coreshine”. Il s’agit de rayonnement dans l’infra-rouge moyen diffusé dans les parties internes des nuages moléculaires par des grains de poussière 10 fois plus gros que les petits grains qui dominent le milieu interstellaire de faible densité. Cette découverte indique que les grains de poussière peuvent croître dans les nuages moléculaires avant même que la formation stellaire ne débute. Le travail proposé ici se concentre sur l’exploration de la formation et de l’évolution de cette population initiale de gros grains qui sont ensuite transformés dans le disque.
Le candidat est un expert internationalement reconnu de ce domaine, qui nécessite d’associer transfert de rayonnement à 3 dimensions et algorithme de fit automatisé. Il utilisera son code et son expertise pour interpréter le “coreshine” à l’aide de calculs numériques complexes de lumière diffusée, couplés avec une routine d’optimisation automatisée. Les calculs 3D sont nécessaire car le “coreshine” apparaît dans les coeurs des nuages et les disques, qui sont illuminés de manière anisotrope par le champ de rayonnement interstellaire. Une routine d’optimisation automatisée est nécessaire car les modèles décrivant les objets astrophysiques considérés contiennent trop de paramètres libres pour se permettre de balayer l’espace des paramètres “à la main”.
Ceci ajoutera une nouvelle compétence aux excellentes recherches menées par l’IPAG dans le domaine des nuages moléculaires, des disques d’accrétion, de la croissance des grains de poussière, du transfert de rayonnement et de la formation planétaire, en fournissant au groupe des techniques modernes automatiques de transfert de rayonnement 3D.
Dans cette discipline en évolution rapide, des efforts financiers substantiels sont nécessaires pour que la science française reste au premier plan du progrès. La recherche proposée dans ce projet demande un effort financier important à court terme pour regrouper l’expertise du candidat en calculs automatisés de transfert de rayonnement 3D et celle dans les disques/coeurs de nuage à l’IPAG.