Etude numérique des supernovae à effondrement de coeur

Contexte : Il s'agit d'étude numérique de supernovae à effondrement de cœur. Au centre de l'étoile, le phénomène de supernova commence par un effondrement. Quand la matière dépasse la densité nucléaire, elle devient très dure, et la matière en effondrement rebondit dessus comme sur un mur. Ce phénomène crée un choc qui se propage puis s'arrête. La situation est alors la suivante : le choc est stationnaire. D'un côté, le chauffage par les neutrinos venant du centre dense et chaud tend à faire repartir celui-ci et faire exploser l'étoile. D'un autre côté, le reste de l'étoile continue à s'effondrer, ce qui pousse le choc vers le centre de l'étoile et vers l'effondrement en trou noir. Savoir quels progéniteurs (quelles étoiles massives) explosent et lesquels forment des trous noirs est un sujet actif de recherche : il n'existe pas de moyen simple et absolument fiable, sans faire de simulation numérique détaillée, de savoir si un progéniteur donné explose ou forme un trou noir.

Objectifs physiques : Connaître la physique des supernovae, la physique stellaire, et également la physique des étoiles à neutrons et des trous noirs. Savoir développer dans un code de physique numérique. Connaître le lien entre la physique numérique et la physique des lasers.

Déroulement : L'étudiant(e) se familiarisera avec l'hydrodynamique radiative avec des neutrinos, ceci dans un contexte relativiste. Il(elle) pourra enrichir ses connaissances en relativité générale. Une possibilité de reproduire certains aspects des explosions de supernovae en laboratoire avec des expériences laser sera étudiée. Le lien possible entre progéniteur (l'étoile massive sur le point de s'effondrer) et explosion (si l'étoile explose ou si elle forme un trou noir sans parvenir à exploser) sera étudié numériquement en détails. L'étudiant(e) construira des progéniteurs simplifiés où il(elle) pourra faire varier certains paramètres. Enfin, de nombreuses pistes existent pour améliorer cette première étude : implémentation d'autres méthodes numériques, passage en 3d, implémentation de nucléosynthèse, etc. L'étudiant(e) pourra également suggérer ses propres pistes.

Stabilité d'écoulements d'ablation en fusion par confinement inertiel : croissances transitoires

La fusion par confinement inertiel (FCI) vise à produire de l'énergie à partir de réactions nucléaires de fusion entre éléments légers. Une voie possible pour obtenir les hautes densités et températures nécessaires au déclenchement des réactions de fusion, consiste à imploser un micro-ballon, rempli d'un mélange fusible, au moyen d'un rayonnement intense. Ce rayonnement provoque une vaporisation violente – ablation – de l’enveloppe du micro-ballon conduisant à l’implosion de celui-ci. La durée limitée de l'implosion du micro-ballon met en exergue la nécessité d'identifier d'éventuelles croissances transitoires de perturbations susceptibles de dominer l'écoulement sur des temps courts. Pour cette thèse on souhaite procéder à de telles identifications pour des écoulements d'ablation auto-semblables fortement accélérés, à symétrie plane ou sphérique, pertinents pour décrire la phase principale d'une implosion. Ce travail sera mené au moyen d'une méthode direct-adjoint de l'analyse de stabilité non-modale, développée précédemment pour des écoulements d'ablation auto-semblables à faible accélération, qu'il faudra adapter aux configurations à fortes accélérations. Les résultats obtenus pourront être exploités pour définir dans un contexte plus réaliste des simulations « multi-physiques » d'implosions de micro-ballon.