BLANC - Blanc

– Dusty Disks

Résumé de soumission

Les planètes se forment dans les disques protoplanétaires, mais le procédé exact en demeure un mystère! Le but de cette demande est d'apporter des éléments de réponse à quelques-unes des questions les plus pressantes de ce domaine de recherche. Durant leur brève vie, quelques millions d'années seulement, les disques subissent des transformations radicales de structure et de composition. L'accrétion magnéto sphérique et la photoévaporation par exemple vont éroder son bord interne, laissant une grande zone vide de poussière entre l'étoile et le disque. Par ailleurs, durant la formation planétaire, il est prédit que les poussières vont s'agglutiner, croître, et éventuellement migrer vers le plan médian du disque. Ces deux mécanismes laissent des traces bien visibles dans les images et les distributions spectrales d'énergie des disques offrant ainsi la possiblité d'étudier en détails la formation des planètes, pour peu que les modélisations adéquates soient effectuées. Le programme de reccherche que nous proposont va dans cette direction de facon ambitieuse en regroupe des observateurs, des modélisateurs et des théoriciens. Le travail est divisé en trois parties en forte interaction. -> Item 1 - Acquisition des données / modélisation des disques. La première étape nécessaire pour identifier une planète dans un disque est d'estimer la structure du disque avec justesse. Nous avons montré récemment qu'une modélisation simultanée de plusieurs observations différentes (imagerie, polarimétrie, interférométrie…) et couvrant un large éventail de fréquences, permet d'y arriver si la modélisation est cohérente et effectuée dans le cadre d'un modèle unique pour toutes les données. Ce type d'étude fut rarement effectué à l'extérieur de notre groupe. Pour y arriver nous avons récemment validé un puissant code de simulation du transfert de rayonnement, MCFOST, code qui demeure aujourd'hui le seul à notre connaissance à pouvoir effectuer ce type d'analyse tout en estimant les barres d'erreur sur les paramètres du modèles. Ces travaux ouvrent donc la voie vers une nouvelle génération de modèles de disques, mieux contraints que jamais. -> Item 2 – Analyse des résultats: Avec les données et les modèles en main, nous aborderons la première série de questions astrophysiques : à savoir quelles sont les propriétés des disques en fonction de la masse de l'étoile centrale. Sont-ils similaires où au contraire très différent, y a-t-il des différence structurelles importantes, Ont-elles un impact sur la capacité à former des planètes? De la même manière, l'évolution de la structure et du contenu des disques sera étudiée en recherchant les signatures les plus directes d'évolution : la taille du trou central, l'ampleur de la sédimention verticale et radiale, la croissance des poussières. Ces indicateurs nous permettront d'estimer les échelles de temps pour l'évolution et de mieux quantifier l'ampleur des processus en action dans le disque. Nous avons récemment démontré, dans le cas de GG Tauri et avec l'aide du groupe de Lyon, qu'il est effectivement possible de mesurer la sédimentation verticale. Il nous faut maintenant pousser les analyses plus loin et les systématiser. -> Item 3 – Evolution des poussiere, Formation planétaire et prédiction des signatures de planètes: Pour compléter les études des items 1 et 2, nous utiliserons des codes hydrodynamiques pour calculer d'une part certains aspects de la formation planétaire (e.g., piégage de poussière par les tourbillons de Rossby) mais à partir de conditions initiales plus réalistes que dans les travaux précédents, i.e., en utilisant les résultats des modèles de l'item1, et d'autre part de prédire les signatures observationnelles, les traces, que laisseront les planètes dans les disques, telles qu'elles seront vues par la future génération de grands instruments. En effet, pour chercher des planètes dans des disques jeunes et opaques il faut rechercher des traces indirectes de planètes: des sillons, des gaps, des asymmétries sculptés dans le disque. L'originalité de notre démarche réside donc dans la mesure et l'utilisation de conditions initiales plus réalistes mais aussi dans la grande complémentarité du groupe, offrant des fortes compétences tant observationnelles que numériques et théoriques. Du point de vue observationnel, tous les aspects sont couverts: images en lumière diffusée et émission thermique, polarimétrie, interférométrie, spectroscopie, etc. Pour la modélisation nous avons mis au point un des seuls codes permettant ce type d'etude. Les calculs de l'évolution du disque, de la sédimentation radiale et verticale, de la croissance des poussières et de la formation planétaire seront quant à eux effectués grâce à trois codes hydrodynamiques différents et complémentaires. Notre groupe apparaît donc avoir tous les outils en main pour atteindre ses objectifs et nous serions évidement très reconnaissant à l'ANR de nous épauler dans cette entreprise.

Coordination du projet

Francois MENARD (Organisme de recherche)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES - CENTRE D'ETUDES NUCLEAIRES SACLAY

Aide de l'ANR 500 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

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