Projet ANR-08-BLAN-0263 – STARSHOCK : Accretion shocks in Young Stellar Objects: From laboratory experiments to the astrophysical context
Programme : Blanc (BLANC) 2008
Année de financement : 2008
Coordinateur du projet : Madame Stehlé CHANTAL (OBSERVATOIRE DE PARIS)
Partenaires : Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives; Laboratoire d'Étude et de Recherche sur le Monde Anglophone
Montant : 433160.0 euros
Date de début : 2009
Durée : 48 mois
Résumé : L'accrétion est le mécanisme le plus efficace dans le cosmos pour émettre de l'énergie. Elle se trouve ainsi souvent accompagnée d'effets hydrodynamiques intenses tels que des jets supersoniques très collimatés qui atteignent, dans le cas des jeunes étoiles, des distances de l'ordre du parsec. Accrétion et éjection ainsi corrélées régissent la structure et l'évolution stellaire. Alors que le taux d'éjection est raisonnablement bien contraint par les observations multi longueurs d'onde, le taux d'accrétion l'est beaucoup moins, car il est basé sur une topologie des flots d'accrétion et une physique des chocs qui est très mal connue, à la fois observationnellement et théoriquement. L'accrétion présente des signatures indirectes comme le veiling, la dilution des raies, certaines signatures spectrales attribuées à des champs de vitesses spécifiques ou encore l'émission X. Malgré une très forte activité théorique et observationnelle sur le sujet, de nombreuses questions de taille restent sans réponse, comme la géométrie et la stabilité des colonnes d'accrétion, la localisation du choc d'accrétion, sa structure, sa stabilité et aussi l'importance du champ magnétique tant sur le phénomène lui-même que sur des phénomènes induits comme la reconnexion à la surface de l'étoile. La compréhension de ces phénomènes est entravée par une absence de résolution angulaire des moyens d'observation actuels et le recours à la simulation numérique multi D est inévitable. Afin de progresser par rapport à l'état de l'art actuel, il est, pour ce faire, nécessaire de mettre en oeuvre les outils permettant de tester l'influence du couplage entre le rayonnement et l'hydrodynamique et l'effet du champ magnétique. Nous proposons la première approche globale interdisciplinaire du choc d'accrétion dans les étoiles jeunes comme les T Tauri, qui inclut des expériences en laboratoire, des simulations numériques multidimensionnelles afin de contraindre l'hydrodynamique et les propriétés radiatives des colonnes d'accrétion au voisinage de la photosphère et calculer le spectre émergeant en fonction des directions relatives des colonnes d'accrétion et de la direction d'observation. Plus précisément, nous visons à décrire le rôle de champ magnétique et du rayonnement dans la structuration et la dynamique du flot et étudier le déclanchement potentiel d'instabilités. Grâce aux outils numériques multidimensionnels de magneto-hydrodynamique radiative dont nous avons l'expertise nous pourrons aller au-delà des approximations actuelles, et vérifier leur pertinence ou au contraire montrer leurs limitations. A l'aide d'un code de transfert radiatif 3D développé dans le projet et utilisé en post-traitement de ces simulations numériques hydrodynamiques, nous pourront confronter les propriétés spectrales, large bande ou à haute résolution, aux observations actuelles dans le visible, l'UV et les X. Ces études seront contraintes par des expériences de chocs radiatifs menées sur de grandes installations européennes de physique et dont nous maîtrisons la mise en œuvre. Ces chocs expérimentaux permettront d'analyser la physique fine de ces chocs, ce qui est impossible dans l'espace et permettront de tester nos outils numériques dans des situations analogues aux chocs d'accrétion. L'étude expérimentale du spectre émis permettra en outre de tester le couplage fin entre le rayonnement et l'hydrodynamique et de valider la capacité du code de transfert radiatif à reproduire les propriétés spectroscopiques des chocs expérimentaux. L'expérience mettra éventuellement en évidence des phénomènes insoupçonnés, comme cela a été le cas dans des études passées. Un nombre limité d'observations publiées, sélectionnées pour leur pertinence, fournira un guide à nos études. A la fin de l'étude, nous fournirons le spectre en bande large et étroite des chocs d'accrétion. Nous attacherons une importance particulière au domaine X qui trace la partie chaude du choc d'accrétion. L'ensemble de ces études, av