Doctorat Formation des premières étoiles: effondrement et fragmentation des nuages de gaz primordiaux
LabEx LIO

Doctorat Formation des premières étoiles: effondrement et fragmentation des nuages de gaz primordiaux

France 01 mai 2021

À PROPOS L'INSTITUTION

En 2011, le LabEx du Lyon Institute of Origins (LIO) a été sélectionné à l'issue du premier appel à projets Laboratoire d'Excellence, dans le cadre du programme Investissement d'Avenir pour la recherc
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DÉTAILS OPPORTUNITÉ

Université étatique
Région
Pays hôte
Date limite
01 mai 2021
Niveau d'études
Type d'opportunité
Spécialités
Pays éligibles
Cette opportunité est destiné à tous les pays
Région éligible
Toutes les régions

Brève description

Le poste de doctorat est proposé pour une période de 3 ans (36 mois). Le salaire net légal est de 1768 € par mois (plus les avantages sociaux). Un forfait annuel de 2 000 € pour les déplacements et le matériel sera alloué. Le candidat doit soumettre un manuscrit de thèse à l'université de Lyon pour une présentation formelle devant un jury avant la fin de la période de 3 ans.

Date de début du contrat: 1er octobre 2021

Projet de recherche

Le contexte

Les stars de Pop III sont les premières étoiles qui se forment dans l'Univers, à partir de gaz de composition immaculée. Leur rayonnement intense ionise leurs environnements et leurs explosions libèrent les premiers éléments lourds de l'Univers. Ceci fixe les conditions initiales de la formation des prochaines générations d'étoiles (Pop II) et des premières galaxies. Alors que les propriétés des étoiles actuelles sont bien établies par des observations et de plus en plus comprises par la théorie, on en sait peu sur les étoiles Pop III car leur observation reste hypothétique. En particulier, la distribution de masse des premières étoiles est actuellement très débattue. Au début des années 2000, avec l'apparition des premières simulations 3D, on pensait que les étoiles Pop III étaient toutes massives et de courte durée ( eg Abel et al. 2002). Il a été récemment montré que la modélisation précise du refroidissement primordial et les champs magnétiques ont un impact considérable sur la fragmentation des nuages de gaz primordiaux et permettent peut-être la formation de Pop III de faible masse qui pourrait être encore observable aujourd'hui (Sharda et al. Ces résultats peuvent changer radicalement l'impact des étoiles Pop III sur leurs environnements et donc sur les sites de naissance des premières galaxies. En plus de cela, les modèles actuels de réionisation cosmologique à grande échelle supposent une fonction de masse initiale (IMF) actuelle pour calibrer la formation et la rétroaction des étoiles alors que les premières étoiles pourraient encore être en jeu ( par exemple, Rosdahl et al.2018).

Il est donc primordial de contraindre la star de Pop III du FMI à comprendre la formation des structures à grande échelle dans l'Univers. Nous proposons de reprendre ces études pionnières, en utilisant un réseau chimique mis à jour pour la chimie primordiale, basé sur des travaux de chimie théorique, nécessaires pour estimer avec précision le refroidissement par H 2 et le deutéride d'hydrogène HD ( eg, Galli & Palla 2013, Bossion et al.2018 ), couplé à un cadre numérique de rayonnement-magnéto-hydrodynamique (RMHD) 3D de pointe, basé sur l'expertise développée au CRAL au cours des dernières années.

Plan de recherche proposé

La première partie des travaux de thèse sera consacrée à la mise en œuvre d'un réseau chimique de pointe pour la chimie primordiale dans le code RMHD RAMSES (Teyssier 2002) qui est intensivement utilisé et développé au CRAL. Le développement numérique sera appliqué à l'effondrement de nuages primordiaux massifs isolés qui se concentrent sur la fragmentation et la formation du disque / de l'écoulement afin de déterminer l'efficacité de la formation des étoiles. Dans une seconde partie, le cadre numérique sera adapté dans un code prototype tel que « mini-ramses », conçu pour le calcul exascale. Notre objectif est de fournir une preuve de concept de grands modèles numériques, à partir d'un environnement cosmologique avec une hiérarchie AMR profonde et conçus pour étudier le FMI des étoiles Pop III.

Domaine (s) de recherche

Astrophysique, formation d'étoiles, cosmologie, magnéto-hydrodynamique, transfert radiatif, calcul haute performance

Directeur de thèse et contact

Nom: Dr Benoît Commerçon

Laboratoire: Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL) - ENS Lyon

Numéro de téléphone: +33 4 72 72 89 17

Courriel: benoit.commercon@ens-lyon.fr

Le projet de thèse sera co-encadré par le Dr Joakim Rosdahl ( karl-joakim.rosdahl@univ-lyon1.fr ), chercheur permanent dans l'équipe Galpac au CRAL.

Environnement de travail

Localisation et description du poste
Le projet de doctorat sera principalement mené au Centre de Recherche Astrophysique de Lyon. L'étudiant rejoindra l'équipe AstroENS, située à l'Ecole Normale Supérieure de Lyon. L'équipe AstroENS est composée de 20 chercheurs (1/3 permanents, 1/3 postdocs, 1/3 étudiants), dont les recherches couvrent une large expertise: cosmologie, formation et évolution des galaxies, formation d'étoiles et de planètes, physique des plasmas denses. Une partie des travaux sera menée dans l'équipe GALPAC, située sur le site historique de l'Observatoire à Saint Genis Laval (à environ 20 km de Lyon). L'équipe GALPAC est également composée de 20 chercheurs (11 permanents, 2 post-doctorants, 7 étudiants), dont les recherches couvrent une large expertise: formation et évolution de structures à grande échelle, matière noire et énergie noire. Le projet de doctorat bénéficiera de l'expertise combinée en cosmologie computationnelle et en formation d'étoiles du CRAL.

Équipe

La collaboration avec les collaborateurs des équipes AstroENS (Fensch) et GALPAC (Blaizot, Michel-Dansac) complètera l'encadrement.

Le Dr Benoît Commerçon supervise actuellement un projet postdoctoral. Le Dr Joakim Rosdahl supervise actuellement 1 doctorant.

Ressources allouées

L'étudiant aura accès au centre de calcul local PSMN de l'ENS Lyon ( http://www.ens-lyon.fr/PSMN/doku.php?id=en:accueil ), qui a été en partie équipé du CRAL et du LabEx LIO Ressources. Les installations PSMN hébergent un total de 18 000 cœurs avec 130 To de RAM et 4 Po de stockage. L'accès au Centre Blaise Pascal sera également possible pour des travaux exploratoires vers l'informatique exa-échelle.

L'étudiant sera équipé d'un ordinateur portable et d'un ordinateur de bureau adaptés aux résultats de simulation post-process.

Publications récentes de l'équipe

Description du LabEx LIO

En 2011, le LabEx de l'Institut des Origines de Lyon a été sélectionné à l'issue du premier appel à projets «Laboratoire d'Excellence», dans le cadre du programme «Investissement d'Avenir» pour la recherche prospective. Il fait partie des 12 LabEx soutenus par la communauté des universités et établissements de l'Université de Lyon (COMUE). Le LIO rassemble plus de 200 chercheurs d'élite recrutés dans le monde entier et formant 18 équipes de recherche de quatre laboratoires de la région Rhône-Alpes, tous leaders dans leur domaine, sous l'égide de l'Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), de l'Ecole Normale Supérieure de Lyon et le CNRS. L'objectif de LIO est d'explorer les questions sur nos origines, opérant dans un large domaine d'étude qui va de la physique des particules à la géophysique, et comprend la cosmologie, l'astrophysique, la planétologie et la vie.

Processus de sélection

Le candidat retenu sera sélectionné en partenariat avec l'Ecole Doctorale «Physique et Astrophysique» de l'Université de Lyon.

Condition d'admission aux études doctorales

Les candidats doivent être titulaires d'un master national ou équivalent.

Date limite d'inscription

1er mai 2021

Documents demandés pour l'application

Les candidats doivent soumettre leur candidature accompagnée (i) de leur cursus académique des trois dernières années, (ii) d'une lettre de motivation, (iii) d'un CV et (iv) d'une lettre de recommandation, à labex.lio@universite-lyon. fr avant le 1er mai 2021.

Les candidats inscrits sur la liste restreinte seront informés d'ici la fin du mois de mai. Ils seront interviewés en juin.

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