Mon mémoire en 400 mots : Raphaël Hardy

Raphaël Hardy, étudiant à l’iREx à l’Université de Montréal et à McGill, a soumis son mémoire de maîtrise à la fin de l’été 2020. Il résume ici le projet de recherche qu’il a mené dans le cadre de sa maîtrise.

Les Jupiters chaudes sont des exoplanètes possédant des caractéristiques uniques. En raison de leur proximité avec leurs étoiles hôtes elles présentent une non-symétrie remarquable. Cette proximité provoquant la rotation synchrone force un côté de la planèteà toujours faire face à l’étoile et l’autre d’être plongé dans une nuit perpétuelle.

Cette géométrie donne lieu à une différence d’environ 500 K entre les deux côtés de la planète, engendrant des écoulements zonaux pouvant atteindre des vitesses de l’ordre du 1 km/s afi n de redistribuer la chaleur. Le point chaud, le point le plus chaud de la planète, est un témoin de ces vents intenses. En l’absence de vents, la région la plus chaude est celle qui se trouve la plus proche de l’étoile, soit le point substellaire. Les observations et les simulations hydrodynamiques montrent que les écoulements zonaux se font d’ouest en est. Cependant, les observations de deux planètes ne sont pas en accord avec les prédictions. En effet, CoRoT-2 b et HAT-P-7 b montrent des points chauds à l’ouest du point substellaire. L’explication la plus commune pour expliquer cette différence est que le champ magnétique de ces planètes, en interaction avec leurs atmosphères partiellement ionisées, peut renverser la direction des écoulements zonaux, s’il est assez puissant. Une diffusivité magnétique variable dans l’espace peut générer localement des champs magnétiques lorsque son gradient s’aligne correctement avec le courant électrique.

Je présente dans mon mémoire un modèle magnétohydrodynamique en une dimension possédant une diffusivité magnétique dépendante de la température dans le plan équatorial dans le contexte de Jupiters chaudes. Les résultats des simulations présentent des oscillations torsionnelles de type alfvéniques reflétant les effets non linéaires dus au couplage des équations aux dérivées partielles de la magnétohydrodynamique et de la température avec la diffusivité magnétique dépendante de la température. Un espace des paramètres est exploré a fin d’établir l’influence de ceux-ci sur les oscillations. Un modèle local a été développé afi n de dériver des équations analytiques nous permettant de mieux comprendre les résultats observés en plus de comparer les résultats du modèle en une dimension avec ceux du modèle local. Les oscillations générées par le modèle en une dimension possèdent des périodes équivalentes 225à 473 jours et des déplacements longitudinaux équivalant à quelques degrés à environ 40degrés pour une planète de la taille de Jupiter. Ces intervalles de périodes et de déplacements sont encourageants, puisque cela signifi e que les oscillations pourraient être observées.

Une Jupiter chaude. Crédit : ESA/ATG medialab, CC BY-SA 3.0 IGO