Etude de la convection compressible avec transfert radiatif dans les atmosphères d'étoiles et de planètes

par Hélène Bloch

Projet de thèse en Astronomie et Astrophysique

Sous la direction de Edouard Audit, Matthias Gonzalez et de Pascal Tremblin.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....) , en partenariat avec Mdls - Maison de la Simulation (laboratoire) et de Faculté des sciences d'Orsay (référent) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Ce sujet de thèse vise à étudier les atmosphères d'étoiles et d'exoplanètes afin d'interpréter correctement la composition atmosphérique des étoiles chimiquement particulières et les spectres d'emission des d'exoplanètes. Le(la) candidat(e) retenu(e) développera et exécutera des simulations de calcul haute performance (HPC) de la convection « en doigt de sel » (hydrodynamique stratifiée avec des instabilités de poids moléculaire moyen) dans le cadre du projet ERC ATMO . L'application cible est la convection déclenchée par des transitions chimiques (par exemple CO / CH4) dans l'atmosphère des naines brunes et des exoplanètes non-irradiées (Tremblin et al. 2016) et par les gradients de fer dans les atmosphères d'étoiles (Zemskova et al. 2014). L'objectif est de produire et d'utiliser des outils de simulation à la pointe de l'art conçus pour la prochaine génération des plus grands supercalculateurs (GPU, ARM, etc.) pour l'étude de la convection en doigt de sel dans ces objets, en utilisant un solveur numérique innovant pour les écoulements à bas et haut Mach et incluant du raffinement de maillage adaptatif (AMR) ainsi que le transfert radiatif modélisé par un modèle au moment (M1, González et al. 2007). Ces résultats seront ensuite utilisés pour l'interprétation des données de la littérature sur les étoiles chimiquement particulières et potentiellement sur les données qui seront obtenues avec le JWST, afin d'avoir accès à une estimation robuste de la composition chimique des atmosphères d'exoplanètes.

  • Titre traduit

    study of compressible convection with radiative transfer in the atmospheres of stars and planets


  • Résumé

    This thesis aims to study the atmospheres of stars and exoplanets in order to correctly interpret the atmospheric composition of chemically peculiar stars and the emission spectra of exoplanets. The successful candidate will develop and perform high performance computing (HPC) simulations of salt finger convection (stratified hydrodynamics with mean molecular weight instabilities) as part of the ERC project ATMO. The target application is convection triggered by chemical transitions (eg CO / CH4) in the atmosphere of brown dwarfs and non-irradiated exoplanets (Tremblin et al., 2016) and by iron gradients in the atmospheres of stars (Zemskova et al., 2014). The goal is to produce and use state-of-the-art simulation tools designed for the next generation of the largest supercomputers (GPU, ARM, etc.) for the study of salt finger convection in these objects, using an innovative numerical solver for low and high Mach flows and including adaptive mesh refinement (AMR) as well as radiative transfer using a moment model (M1, González et al., 2007). These results will then be used for the interpretation of the chemically peculiar star data and potentially the data that will be obtained with the JWST, in order to get a robust estimate of the chemical composition of exoplanet atmospheres.