Thèse Quand le Disque se Déchire Modélisation Grmhd des Disques Inclinés Autour des Trous Noirs 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 : Geoffroy LESUR ORCID 0000000288969435
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-13T23:59:59

L'effet Bardeen-Petterson, causé par le désalignement du spin d'un trou noir avec son disque d'accrétion, peut provoquer soit un gauchissement progressif du disque, soit une rupture violente en anneaux en précession, appelée « disk tearing ». Les conditions gouvernant ce comportement restent un problème ouvert en astrophysique. Ce projet vise à développer un nouveau module d'Magnétohydrodynamique en Relativité Générale (GRMHD) dans le code exascale IDEFIX, développé à l'IPAG. Le/la doctorant·e construira et validera cet outil, puis réalisera des simulations 3D systématiques pour cartographier les paramètres physiques menant à la rupture du disque - notamment le spin du trou noir, l'angle d'inclinaison, le rapport d'aspect H/R et la configuration du champ magnétique. L'objectif final est de déterminer si ce processus peut expliquer les oscillations quasi-périodiques (QPOs) observées dans les binaires X et les noyaux actifs de galaxies (AGN), et comment il influence le lancement et la direction des jets relativistes. Ce travail permettra de résoudre un débat théorique majeur et de fournir un cadre interprétatif pour les observations actuelles et futures (EHT, Athena, SKA).

L'effet Bardeen-Petterson prédit qu'un disque désaligné avec le spin d'un trou noir se gauchit ou se fragmente sous l'effet du couple de Lense-Thirring. Les modèles visqueux classiques prévoient une rupture pour les disques minces, mais les simulations MHD complètes donnent des résultats contradictoires selon l'inclinaison et la configuration magnétique. Les conditions exactes de la rupture et ses conséquences sur la variabilité et les jets restent non résolues.

Développer et valider un module GRMHD pour le code IDEFIX afin de simuler des disques d'accrétion inclinés autour de trous noirs de Kerr. Cartographier de façon systématique les régimes de gauchissement et de rupture du disque en fonction des paramètres physiques clés. Relier la dynamique des simulations aux observables astronomiques : QPOs, précession des jets et variabilité des AGN.

Master 2 en astrophysique, physique théorique ou physique numérique. Solides bases en mécanique des fluides, électromagnétisme et relativité générale. Expérience en programmation scientifique (C++, Python, Fortran) appréciée. Intérêt marqué pour le calcul haute performance et la simulation numérique.