Observation et modélisation des disques de gaz et de poussières autour des étoiles jeunes avec ALMA : implication pour la formation planétaire

Abstract

La formation des étoiles s’accompagne généralement de la formation d'undisque où peuvent se former les planètes. Ces disques protoplanétaires contiennent un mélange de 99 % de gaz et de 1 % de particules solides appelées grains de poussière. Initialement de taille sub-micrométrique, ces grains vont progressivement s’agglomérer, grossir, et potentiellement permettre la formation de planètes autour de l’étoile.L’étude de la composition en molécules et en grains des disques jeunes est fondamentale pour contraindre les conditions physico-chimiques initiales de la formation planétaire et l’origine de la composition chimique des planètes.L’objectif de la thèse a été de construire des modèles sophistiqués de disques jeunes typiques constitués de gaz et d’une population de grains de différentes tailles puis, de manière inédite, de tester par simulations numériques l’implication de cette distribution en taille et en température sur l’évolution chimique.Pour ce faire, nous avons couplé le code de transfert radiatif 3D Monte-Carlo POLARIS au code de simulation gaz-grain dépendant du temps NAUTILUS. Le code de transfert radiatif nous a permis de calculer finement la température des grains en fonction de leur taille et de leur position ainsi que le flux UV au sein du disque. Le code gaz-grain, quant à lui, a ensuite pu simuler l’évolution des abondances chimiques dans nos modèles de disques. De plus, le calcul du flux UV effectué par POLARIS couplé à l’utilisation de section efficaces moléculaires provenant de bases de données a permis le calcul en fonction de la fréquence des taux de photoabsorption, de photodissociation et de photoionisation des molécules.