En poursuivant votre navigation, vous acceptez l'utilisation de cookies destinés à des fins de mesure d'audience, à améliorer la performance de ce site et à vous proposer des services et contenus personnalisés. En savoir plus

X

Bruno Albertazzi récompensé par le prix de thèse de la Division Plasmas de l'EPS

Le prix de thèse de la Division Plasmas de l'European Physical Society (EPS) a été attribué à Bruno Albertazzi, doctorant au Laboratoire pour l’Utilisation des Lasers Intenses de l'École polytechnique. La cérémonie de remise du prix aura lieu à Lisbonne le 22 juin 2015.

Bruno Albertazzi s’est vu attribué l’un des trois prix de thèse 2015 de la Division Plasmas de l'European Physical Society. Joaquim Loizu et Michael Rack sont les deux autres lauréats. Les prix seront remis lors de l'ouverture de la conférence de l'European Physical Society qui se déroulera à Lisbonne du 22 au 26 juin.
Bruno Albertazzi a soutenu sa thèse sur les « Plasmas Lasers et Champs Magnétiques » en janvier 2014 sous la direction de Julien Fuchs, directeur de recherche CNRS au Laboratoire pour l’Utilisation des Lasers Intenses (LULI). Il est le premier auteur des travaux réalisés par une équipe internationale de chercheurs sur la formation des jets stellaires qui ont été publiés dans la revue Science le 17 octobre 2014.

En quoi cette avancée sur les jets stellaires fait-elle progresser nos connaissances sur l’univers ?
Le mécanisme que nous décrivons dans la revue Science pourrait améliorer notre compréhension de l’évolution du système composé d’une étoile jeune en formation amassant activement de la matière provenant du disque d’accrétion* qui est en rotation autour d’elle. Au pôle de cette étoile s’échappe un jet (un pour chaque pôle). L’influence de ces jets pourrait jouer un rôle crucial dans l’évolution du système. Par exemple, les jets qui s'échappent des pôles d'une étoile naissante ralentissent la rotation du gaz en train de s'effondrer sur le noyau central, permettant à la matière de continuer à s'agréger. Par ailleurs, leurs actions sur le milieu interstellaire peuvent y faire naître de nouvelles étoiles. Cependant, malgré leur importance, les jets restent parmi les phénomènes les plus mystérieux de l’astronomie moderne. En particulier, les théories actuelles ont du mal à expliquer comment la matière peut se propager sur de si longues distances tout en restant confinée en un jet étroit.
Nous avons donc pu démontrer qu’il est possible que des champs magnétiques de grande échelle puissent exister, dans notre cas présent, autour de systèmes de jeunes étoiles en formation.

Comment arrivez-vous à simuler les jets stellaires en laboratoire ? Comment faites-vous le lien entre vos résultats et ce qu’il se passe vraiment dans l’univers ?
Ces résultats ont été rendus possibles par un dispositif expérimental unique, récemment breveté, couplant lasers de puissance et champs magnétiques intenses qui a été développé en collaboration avec plusieurs laboratoires. En arrachant des électrons à un échantillon de plastique à l'aide de faisceaux laser, nous avons produit un plasma représentatif, à échelle réduite, de l'atmosphère des jeunes étoiles. Mais ce qui a été déterminant, c'est la génération d'un champ magnétique assez intense en environnement laser, c’est-à-dire pouvant fonctionner sous vide, pour reproduire, dans quelques centimètres cubes et pendant quelques millionièmes de seconde, l'environnement interstellaire. Ainsi, nous avons pu étudier la dynamique d’un écoulement de plasma produit par laser et immergé dans un champ magnétique externe intense.
Lorsque l’on veut ensuite comparer deux systèmes d’échelles différentes, nous devons vérifier que certains paramètres (β, Reynolds magnétique, Reynolds, nombre de mach, refroidissement pour ne citer qu’eux) sont en accord entre les deux systèmes, c’est ce que l’on appelle les lois d’échelles. Elles nous permettent de valider que deux systèmes soient « géométriquement » identiques et donc que les lois de la physique s’appliquent d’une manière similaire à ces deux systèmes.

Vos recherches se concentrent spécifiquement sur les jets de plasma des étoiles naissantes : si le même mécanisme était démontré pour d’autres types de jets astrophysiques, quelles conséquences cela pourrait-il avoir ?
Il existe beaucoup de systèmes similaires (objet central, disque d’accrétion et jet) ou l’objet central n’est plus une étoile en formation mais peut être : une naine blanche, une étoile à neutron, un trou noir, un trou noir super massif. Si ce mécanisme était démontré pour ce type de jet (ce dont je ne suis vraiment pas convaincu pour le moment) cela nous permettrait de mieux comprendre l’évolution des objets centraux mais ouvrirait également beaucoup de questions sur l’émergence de telles structures de champs magnétiques à de telles échelles. Il a été démontré très récemment que de forts champs magnétiques existent autour de trous noirs par exemple. Mais encore une fois, je ne suis pas persuadé que cela puisse s’appliquer si facilement à d’autres systèmes.

A quelles autres recherches possibles cette découverte sur les jets stellaires ouvre-t-elle la voie ?
Cette découverte peut éventuellement servir à évaluer s’il existe des champs magnétiques à grande échelle autour d’étoiles en formation et peut être d’en évaluer l’amplitude approximative. Avec des télescopes ayant une plus grande résolution, nous pourrions observer des émissions d’X stationnaire proche de l’étoile (de quelques dizaines à quelques centaines d’unité astronomiques) que notre modèle pourrait expliquer par la présence d’un champ magnétique de grande échelle. En comparant ces observations avec des simulations astronomiques nous pourrions évaluer « éventuellement » l’amplitude approximative du champ bien qu’il puisse exister des problèmes car la topologie du champ dans les simulations ne sera pas la même que dans le milieu interstellaire. 

Quelles applications concrètes ces avancées en astrophysique pourraient-t-elles permettre ?
Il s’agit ici d’un point majeur : le développement d’une telle plateforme (c’est-à-dire de pouvoir générer un fort champ magnétique en environnement laser en utilisant par exemple les installations ELFIE et LULI2000 du LULI à l’Ecole Polytechnique) permet de produire des plasmas « magnétisés » en très bon accord avec la plupart des plasmas que l’on rencontre dans le milieu interstellaire.
On peut donc penser à utiliser cette plateforme pour d’autres recherches liées à l’astrophysique de laboratoire : par exemple l’étude de la dynamique du plasma lorsque le jet interagit avec un obstacle afin de simuler en laboratoire les colonnes d’accrétion d’étoiles jeunes. Mais on peut également utiliser cette plateforme pour faire des recherches sur les jets épisodiques, la collision de deux jets de plasma, la propagation du jet de plasma dans un milieu ambiant (en comparaison avec sa propagation dans le vide), etc.

* Un disque d'accrétion est une structure astrophysique formée par de la matière en orbite autour d'un objet céleste central.