Du Système Solaire aux Systèmes Extra-Solaires
Construction d'un Modèle Jovien Etalon: 

La découverte récente de dizaines de planètes géantes en orbite autour d'autres étoiles que le soleil, ouvre des perspectives extraordinaires pour étudier la naissance et l'évolution d'un système solaire. Cependant, malgré l'enthousiasme crée par les premières "détections" de géantes autour d'étoiles lointaines, l'étude de ces planètes a été jusqu'à présent freinée d'une part en raison des performances limitées des technologies actuelles (les flux planétaires attendus sont en dessous des seuils de détection des meilleurs télescopes existants), d'autre part à cause de la difficulté de la définition du diagnostic recherché. En effet, les questions en suspens sont les suivantes:

• Quelles sont les propriétés clefs de l'atmosphère d'une planète extra-solaire?
• Quelles signatures spectrales pourraient le mieux nous informer sur ces atmosphères (composition, structure verticale, etc.) et leur environnement respectif (sources et pertes de plasma, budget énergétique, interaction avec le vent stellaire, etc.)?
• Quelle est la réponse atmosphérique ("airglow", aurores, etc.) de telles planètes en fonction du temps et comment distinguer et corréler cette réponse atmosphérique avec l'activité stellaire?

Pour être en mesure d'apporter un début de réponse à ces questions, une étude minutieuse du système solaire -le seul système planétaire qui soit à la portée de nos télescopes- s'avère donc nécessaire, et des avancées significatives doivent être réalisées, tant dans le domaine des observations que dans celui de modélisations. Sur le plan instrumental, nous avons la chance de démarrer cette année le projet spatial INSPIRE à l'IAP. Ce projet de fusées sondes permettra, entre autres, d'effectuer les premières mesures de la polarisation de l'émission Lyman-alpha (1216 A) de Jupiter.
De plus, nous avons accès au télescope spatial Hubble (UV lointain infrarouge), au satellite FUSE (extrême UV), et à des télescopes au sol (infrarouge) pour observer les planètes géantes, mais aussi tenter d'effectuer la détection de la première lueur issue d'une atmosphère extra-solaire. Enfin, le projet SCOPE (nouveau télescope spatial de 2.4 m fonctionnant dans l'ultraviolet) est en cours de sélection actuellement entre la NASA et le CNES. SCOPE sera consacré à 90% à l'étude de l'environnement des atmosphères planétaires et de leur interaction avec le vent solaire. Ce projet, soutenu par le CNES, attend une réponse de la NASA pour le début de 2003.

Sur le plan des simulations théoriques, forts d'une expérience de plusieurs années dans l'étude des planètes géantes, et d'outils de diagnostic sophistiqués (transfert de rayonnement, transport de particules énergétiques dans une atmosphère, photochimie, etc.), nous avons démarré la construction d'un modèle complet de l'atmosphère d'une planète géante depuis sa troposphère jusqu'à son ionosphère. Nous avons déja construit un modèle MHD 3D d'interaction entre le vent solaire et interstellaire, et nous sommes en train de construire un modèle de particules pour étudier la morphologie des magnétosphères planétaires. Notre objectif est maintenant de fabriquer un modèle atmosphérique "étalon" pour les planètes géantes de type jovien.

Dans le cadre du projet INSPIRE, grâce au partenariat de la société Compaq, nous disposons désormais d'un ordinateur multi-processeurs à grande capacité de mémoire RAM (modèle ES40) qui sera un outil puissant pour effectuer les simulations numériques nécessaires à la réalisation de nos objectifs.

Le but de la thèse proposée sera donc de s'impliquer dans ce projet ambitieux, d'une part en construisant un modèle général d'interaction entre une planète et son environnement (magnétosphère, vent stellaire, etc.), et d'autre part en se confrontant systématiquement aux nouvelles données d'observation auxquelles nous aurons accès grâce aux nouveaux instruments. Ce projet d'étude, à la fois expérimental et théorique, est conduit dans le cadre d'une collaboration internationale regroupant l'IAP, l'IAS, le Space Reasearch Center de Varsovie, et l'université de l'Arizona (protocole CNRS/ Académie des Sciences Polonaise, programme Jumelage Pologne, et CNES dans le cadre du projet INSPIRE).