Thèse Dynamique Magnétosphérique Autour des Trous Noirs de Kerr Simulations Ab Initio des Épisodes Éruptifs 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 : Benoît CERUTTI ORCID 000000016295596X Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-12T23:59:59 Le trou noir supermassif Sgr A*, niché au centre de notre Galaxie, est connu pour sa faible activité apparente comparée à celle de ses homologues plus lointains et lumineux, souvent associés à de puissants jets relativistes extragalactiques. Derrière cette apparente quiétude se dissimulent toutefois des éruptions récurrentes de rayonnement infrarouge et X, dont l'origine physique demeure énigmatique. Les observations récentes obtenues par l'Event Horizon Telescope et l'instrument GRAVITY du VLT suggèrent que Sgr A* est plongé dans un plasma chaud et fortement magnétisé. De plus, la détection de points chauds orbitant à quelques rayons gravitationnels du trou noir, en coïncidence temporelle avec les sursauts X, indique que la source de cette activité est localisée dans l'environnement immédiat de l'horizon des événements.Un scénario prometteur pour expliquer ces phénomènes repose sur la dynamique d'une magnétosphère relativiste formée autour du trou noir. Comme dans le cas des magnétosphères planétaires ou stellaires, celle-ci peut subir des reconfigurations soudaines dues à des épisodes de reconnexion magnétique, lors desquels une partie de l'énergie magnétique est libérée et accélère efficacement le plasma environnant. Des simulations récentes menées au sein de l'équipe ont montré que l'accrétion sphérique du plasma ambiant peut transporter et étirer les lignes de champ magnétique jusqu'à proximité de l'horizon. Lorsque la tension magnétique dépasse l'attraction gravitationnelle, le champ est brutalement expulsé, entraînant une accélération de particules, avant qu'un nouveau cycle d'accrétion et de reconnexion ne s'amorce.

L'objectif de la thèse est d'étendre ce modèle numérique d'accrétion sphérique magnétisée au cas d'un trou noir en rotation rapide en trois dimensions, et d'étudier le rôle du moment cinétique du plasma sur la fréquence et l'intensité des éruptions magnétosphériques. Les signatures radiatives attendues seront également modélisées et comparées aux données observationnelles disponibles, notamment celles de GRAVITY+. Le travail de thèse s'appuiera sur des simulations numériques à échelle exaflopique produites à l'aide du nouveau code particle-in-cell Zeltron++ développé dans l'équipe. L'IPAG est un laboratoire Français majeur en recherche astrophysique. L'institut est constitué d'environ 160 personnes actives dans les champs aussi divers que l'astrophysique des hautes énergies, l'astrochimie, les exoplanètes, la formation stellaire et planétaire, la planétologie et l'instrumentation. Le doctorant sera intégré à l'équipe de recherche SHERPAS actuellement constituée de 4 doctorants, 2 postdoctorants et 8 chercheurs permanents. L'équipe
possède une expertise reconnue dans le domaine des simulations numériques plasmas (PIC et MHD), les disques d'accrétions, les magnétosphères de pulsars et trous noirs, les vents et les jets relativistes, les processus d'accélération de particules, l'observation et la modélisation du rayonnement de haute énergie.
Voir résumé Simulations numériques de type particle-in-cell pour un modèle plasma ab initio

Calcul scientifique formel et numérique, physique des plasma, relativité.