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Matière noire chaotique dans le système solaire et sujets connexes

Début de la thèse  : septembre 2012

Encadrants  : Agnès Fienga (Astronome adjointe), José Lages (Maître de Conférences), Dima Shepelyansky (Directeur de recherche CNRS)

Lieu  : Institut UTINAM (Université de Franche-Comté) avec séjours réguliers au Laboratoire de Physique Théorique de Toulouse (CNRS 5152)

Contexte scientifique général :
Un des plus grands enjeux actuels de la physique est la compréhension de la matière noire. En faisant l’inventaire de toute la matière baryonique — la matière usuelle, visible — dans l’Univers, il est impossible d’expliquer le ballet cosmique qu’exécutent entre elles les galaxies. Ainsi, il manque près de 90 pour cent de matière — de la matière noire puisque invisible — pour comprendre les mouvements des amas de galaxies. L’étude de ce nouveau type de matière est au centre d’un effort international sans commune mesure impliquant des milliers de chercheurs (astrophysiciens, physiciens théoriciens, physiciens des particules, ...) et de nombreux programmes spatiaux internationaux, dont, par exemple, la mission GAIA de l’ESA fait partie. Une des tâches de cette mission GAIA sera de déterminer la distribution spatiale de matière noire à l’intérieur de notre galaxie et notamment aux abords de notre système solaire. Pour sonder efficacement l’Univers à la recherche de matière noire, il est nécessaire de savoir où \textslregarder et donc de comprendre le mécanisme de capture des particules de matière noire. Cette capture s’opère principalement autour d’objets massifs tels que par exemple notre système solaire, ou tels que les trous noirs supermassifs existant au sein de notre galaxie. Des travaux initiés cette année conjointement au sein du pôle de physique théorique de l’équipe PhAs et au sein du laboratoire de physique théorique de Toulouse assoient l’importance du chaos dans la capture de matière noire par le système solaire — cette capture se faisant par l’interaction à trois corps (paradigme du chaos) entre la particule de matière noire, le Soleil et les planètes Joviennes.
Ce travail de thèse permettra notamment de comprendre plus finement le mécanisme de capture de la matière noire et de dresser une distribution fidèle de celle-ci autour de notre système solaire et de notre galaxie. Cette distribution sera utile à la communauté des astrophysiciens lors de l’exploitation des données de la mission GAIA à laquelle les astrophysiciens de l’équipe PhAs participeront.
Ce travail de thèse sera un lien structurant entre les deux communautés — physiciens théoriciens et astrophysiciens — de l’équipe PhAs d’UTINAM.
Cette thèse se déroulera également en étroite collaboration avec le laboratoire de physique théorique (UMR 5152) de Toulouse.

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