Thèse Évolution de Disques Circumbinaires au Sein de Systèmes Stellaires Multiples H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes
École doctorale : PHYS - Physique
Laboratoire de recherche : Institut de Planetologie et d'Astrophysique de Grenoble
Direction de la thèse : Nicolas CUELLO ORCID 0000000337138073
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59

Les étoiles jeunes se forment majoritairement au sein de systèmes stellaires multiples. Dans ces systèmes à plusieurs étoiles, une fraction significative des binaires serrées sont entourées de disques circumbinaires. Dans ces environnements dynamiques et fortement perturbés, la formation planétaire diffère sensiblement du scénario classique des disques autour d'étoiles simples. La présence de deux étoiles centrales induit des structures complexes dans le disque, telles que des cavités internes, des bras spiraux et des asymétries de densité. De plus, les perturbations de compagnons stellaires externes affectent la structure et l'inclinaison relative des disques. Ceci modifie profondément la dynamique du gaz et de la poussière des ces disques et donc le processus de formation planétaire.

L'objectif de cette thèse est d'étudier en détail la dynamique et l'évolution des disques circumbinaires dans des systèmes stellaires multiples. Une attention particulière sera portée aux mécanismes d'alignement et de transport de moment cinétique, ainsi qu'à l'évolution des poussières dans ces environnements perturbés. La question centrale est de comprendre comment l'arrangement orbital du système stellaire multiple modifie le processus de formation planétaire et comprendre les architectures planétaire attendues dans ces systèmes.

Dans un premier temps, la dynamique des disques circumbinaires sera modélisée à l'aide du code hydrodynamique 3D Phantom. Ces simulations permettront de caractériser l'évolution des structures du disque sous l'effet des interactions gravitationnelles de toutes les étoiles. Les résultats seront couplés au code de transfert radiatif MCFOST afin de produire des observations synthétiques multi-longueurs d'onde. Cette approche permettra de relier directement les propriétés physiques simulées du disque à des observables accessibles. En parallèle, des observations à haute résolution angulaire de disques circumbinaires seront analysées, en particulier à l'aide de l'interféromètre millimétrique ALMA. Ces données permettront de contraindre la distribution spatiale de la poussière, d'identifier les sous-structures (anneaux, cavités, asymétries) et d'estimer les tailles de grains. La confrontation entre simulations et observations offrira un cadre robuste pour tester les modèles proposés.

Ce projet vise ainsi à fournir une compréhension globale et cohérente de la formation planétaire dans les disques circumbinaires, en combinant simulations numériques avancées et observations de pointe. Il contribuera à éclairer la diversité des architectures planétaires observées et à mieux contraindre les conditions nécessaires pour former des planètes dans des systèmes multiples.

Le contexte scientifique de ce projet de thèse s'inscrit dans le cadre de la formation des étoiles et des planètes, en particulier dans les systèmes stellaires multiples, qui constituent un environnement de formation courant mais encore imparfaitement compris. Contrairement au cas des étoiles isolées, les disques circumbinaires évoluent dans des conditions dynamiques complexes, où les interactions gravitationnelles entre plusieurs étoiles induisent des structures non axisymétriques et modifient profondément la dynamique du gaz et des poussières. Ces effets influencent directement les mécanismes d'accrétion, de transport de moment cinétique et de croissance des grains, rendant le processus de formation planétaire potentiellement très différent du scénario classique. Dans ce contexte, mieux comprendre l'évolution de ces disques et leur lien avec les architectures planétaires observées constitue un enjeu majeur de l'astrophysique contemporaine.

Comprendre comment évoluent les disques circumbinaires dans les systèmes stellaires multiples. Quantifier l'impact des paramètres orbitaux sur la formation des architectures planétaires dans ces systèmes.

- Simulations hydrodynamiques 3D (SPH)
- Observations synthétiques (Monte Carlo)
- Observations astronomiques (ALMA)

- Connaissances de base en formation stellaire et planétaire
- Maîtrise de méthodes numériques: hydrodynamique 3D si possible.
- Méthodes d'analyse de données: python ou méthodes analogues.
- Travail en équipe et collaboration avec d'autres chercheurs.
- Animation scientifique au sein de l'équipe.