Introduction de magnétosphères auto-cohérentes dans les simulations de jets d'objets stellaires jeunes

• Auteur / Autrice : Petar Todorov
• Direction : Christophe Sauty, Véronique Cayatte-Servan, João José Lima
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et astrophysique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Observatoire de Paris (1667-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Benoît Mosser
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Sauty, Véronique Cayatte-Servan, João José Lima, Hubert Baty
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hubert Baty

Mots clés

Mots clés contrôlés

Magnétohydrodynamique

Vents stellaires

Jets (astrophysique)

Résumé

Dans cette thèse, on étudie la stabilité de solution de jets d’objets stellaires jeunes et les modifie, afin d’en inclure des magnétosphères statiques. L’approche utilisée est l’initialisation d’une simulation numérique avec une solution semi-analytique de jet, dont la vitesse d’écoulement dans la magnétosphère est non-nulle. On vérifie aussi la stabilité de cette solution. Dans un second temps, on modifie la solution semi-analytique de manière auto-cohérente afin qu’elle corresponde à un modèle avec une magnétosphère statique. L’état final vers lequel la simulation converge est alors une solution de flot collimaté avec une zone morte. On obtient deux solutions différentes, une pour une zone morte chauffée, et une autre pour une zone morte non-chauffée. Nous discutons des implications astrophysiques de ces solutions. Le plan de cette thèse est le suivant : le chapitre 1 est une introduction de la théorie de la formation stellaire, y compris de la théorie et des observations des jets des étoiles jeunes. Dans le chapitre 2, on discute du cadre mathématique et physique général, qui est la magnétohydrodynamique idéale et les procédés analytiques utilisés pour étudier les jets des étoiles jeunes. Dans le chapitre 3, on discute de la stabilité topologique d’une solution, qui décrit un vent stellaire collimaté stationnaire et axisymétrique. Dans le chapitre 4, on obtient une solution numérique d’un jet avec une magnétosphère statique. On discute la relation entre cette nouvelle solution et les observations. Finalement, dans le chapitre 5, on présente une autre solution, dans laquelle la zone morte est chauffée, et la compare à celle du chapitre précédent.

In this thesis, we are going to study the stability of solutions for Jets of Young Stellar Objects, and then to change them, in order to include static magnetosphere. The approach we employed is to initialize a simulation box with a semi-analytical solution of a global collimated outflow with non-null velocities in the magnetosphere, and to test its stability. Then we modify accordingly the semi-analytical solution in order to account for a static magnetosphere. The final state to which the simulation relax is then a numerically obtained solution for global flow with a dead zone. We obtain two different solutions, one for heated, and one for a non heated dead zone. We discuss the astrophysical implications of the properties of these solutions. The plan of the thesis is the following : in the chapter 1, first we make an introduction to the theory of star formation, and second, to the theory and observations of Jets of Young Stellar Objects. In chapter 2, we discuss the general framework in which we operate, which are the equations of ideal Magnetohydrodynamics, and how the collimated outflows of Young Stellar Objects are studied analytically. In chapter 3, we discuss the topological stability of a solution, describing and axisymmetric, collimated stellar outflows. In chapter 4 we obtain a numerical solution for a jet with static magnetosphere, and discuss how this refers to the observations. In chapter 5, we compare to the solution, presented in chapter 4 another solution, in which the dead zone is heated.