Formation des magnétars: de l’amplification à la relaxation des champs magnétiques les plus extrêmes // magnetar formation: from amplification to relaxation of the most extreme magnetic fields

Topic description

Les magnétars sont les étoiles à neutrons arborant les plus forts champs magnétiques connus dans l’Univers, observées comme des sources galactiques de haute énergie. La formation de ces objets figure parmi les scénarios les plus étudiés pour expliquer certaines des explosions les plus violentes : les supernovae superlumineuses, les hypernovae et les sursauts gamma. Notre équipe a réussi au cours des dernières années à reproduire numériquement des champs magnétiques d’une intensité comparable à celle des magnétars en simulant des mécanismes d'amplification dynamo qui se développent dans les premières secondes après la formation de l’étoile à neutrons. La plupart des manifestations observationnelles des magnétars nécessitent cependant que le champ magnétique survive sur des échelles de temps bien plus longues (de quelques semaines pour les supernovae superlumineuses à des milliers d’années pour les magnétars galactiques). Cette thèse consistera à développer des simulations numériques 3D de relaxation du champ magnétique initialisées à partir de différents états dynamo calculés précédemment par l’équipe, en les prolongeant vers des stades plus tardifs après la naissance de l’étoile à neutrons lorsque la dynamo n’est plus active. L’étudiant.e déterminera ainsi comment le champ magnétique turbulent généré dans les premières secondes va évoluer pour éventuellement atteindre un état d’équilibre stable, dont on cherchera à caractériser la topologie et à le confronter aux observations électromagnétiques.
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Magnetars are neutron stars with the strongest magnetic fields known in the Universe, observed as high-energy galactic sources. The formation of these objects is one of the most studied scenarios to explain some of the most violent explosions: superluminous supernovae, hypernovae, and gamma-ray bursts. In recent years, our team has succeeded in numerically reproducing magnetic fields of magnetar-like intensities by simulating dynamo amplification mechanisms that develop in the proto-neutron star during the first seconds after the collapse of the progenitor core. However, most observational manifestations of magnetars require the magnetic field to survive over much longer timescales (from a few weeks for super-luminous supernovae to thousands of years for Galactic magnetars). This thesis will consist of developing 3D numerical simulations of magnetic field relaxation initialized from different dynamo states previously calculated by the team, extending them to later stages after the birth of the neutron star when the dynamo is no longer active. The student will thus determine how the turbulent magnetic field generated in the first few seconds will evolve to eventually reach a stable equilibrium state, whose topology will be characterized and compared with observations.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Direction d’Astrophysique
Laboratoire : Laboratoire de modélisation des plasmas astrophysiques
Date de début souhaitée : 01-10-
Ecole doctorale : Astronomie et Astrophysique d’Île de France (ED A&A)
Directeur de thèse : Guilet Jérôme
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRFU/DAP/LMPA

Funding category

Public/private mixed funding

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