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Riols-Fonclare, Antoine. Effet dynamo et turbulence magnétohydrodynamique sous-critiques dans les disques d'accrétion

Riols-Fonclare, Antoine (2014). Effet dynamo et turbulence magnétohydrodynamique sous-critiques dans les disques d'accrétion.

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Résumé en francais

L'un des défis majeurs de la théorie des disques d'accrétion en astrophysique est de pouvoir identifier des mécanismes efficaces de transport de moment cinétique au sein de ces objets. Le scénario le plus crédible aujourd'hui est que ce transport est lié à l'existence de turbulence magnétohydrodynamique (MHD), initiée par une instabilité dite "magnétorotationnelle" (MRI), nécessitant la présence d'un champ magnétique. Ce problème soulève la question de l'origine et de l'entretien de ce champ au sein du disque. Un mécanisme de dynamo sous-critique non-linéaire, s'appuyant sur la MRI, pourrait permettre d'expliquer conjointement l'entretien de la turbulence MHD et du champ magnétique dans l'écoulement cisaillé képlérien. Des mécanismes similaires basés sur d'autres instabilités MHD pourraient également être à l'oeuvre dans les intérieurs stellaires. Les conditions physiques d'excitation de cette dynamo sont cependant mal compris. Des travaux numériques ont suggéré que celle-ci pourrait ne pas être entretenue à petit nombre de Prandtl magnétique (ratio entre viscosité et diffusivité magnétique), un régime assez commun dans les disques d'accrétion. Le but de cette thèse a été de mieux comprendre les conditions d'entretien de cette dynamo et le rôle joué par les effets dissipatifs dans la transition vers une turbulence MHD auto-entretenue. Pour cela, nous avons étudié en détail la nature de la transition et le rôle particulier des solutions périodiques non-linéaires tridimensionnelles. Nous avons d'abord montré que l'émergence d'activité chaotique associée à cette dynamo était due à la présence de bifurcations globales de tels cycles. Nous avons ensuite tenté d'élucider l'origine physique de la dépendance en Pm de la transition. Grâce à une analyse énergétique des cycles, nous avons mis en évidence qu'une forme de diffusion magnétique "turbulente" rend l'excitation de la dynamo plus difficile à petit Pm. Cet effet très générique pourrait s'opposer à l'activation de la dynamo dans les disques mais aussi limiter l'efficacité du transport de moment cinétique associé à la turbulence MRI à bas Pm.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Rincon, François
Cossu, Carlo
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), UMR 5277
Mots-clés libres :Disques d'accrétion - Dynamos - Turbulence MHD - Dynamique non-linéaire
Sujets :Sciences de l'univers
Déposé le :31 Jan 2017 15:44