Doctorat sur les multimessagers provenant de plasmas turbulents magnétisés dans des environnements extr

Sujet de thèse :
Les environnements hautement magnétisés autour des sources astrophysiques compactes (trous noirs, étoiles à neutrons) et leurs flux relativistes offrent des conditions idéales pour accélérer les particules chargées à des énergies très élevées (TeV à PeV et au-delà ; VHE) et produire des signaux multimessagers (par exemple, photons et neutrinos). En effet, la turbulence omniprésente peut assurer une accélération stochastique efficace des particules, tandis que les fonds ambiants constituent des cibles idéales pour les interactions radiatives et hadroniques. Ces dernières années, les progrès dans ce domaine ont bénéficié du développement du calcul haute performance, en particulier des simulations magnétohydrodynamiques (MHD) pour modéliser les flux à grande échelle et des simulations « particle-in-cell » (PIC) pour étudier la cinétique des particules à l'échelle microscopique du plasma. En outre, les récentes détections d'éruptions électromagnétiques dans différentes bandes de fréquences, et en particulier l'association récente des neutrinos VHE avec des systèmes de trous noirs massifs actifs, ont à la fois établi ces systèmes comme émetteurs VHE et fourni des sondes observationnelles sans précédent de leur physique. En conséquence, la compréhension de la manière dont les particules sont accélérées dans de telles conditions et du canal par lequel les neutrinos et les photons sont produits sont devenues des sujets brûlants en astrophysique multimessagère.
L'objectif de ce doctorat est de contribuer aux efforts théoriques dans ce domaine, d'approfondir notre compréhension des processus d'accélération à partir des principes fondamentaux et de modéliser leurs signatures phénoménologiques dans les sources relativistes. Le travail de doctorat comprendra donc des développements analytiques ainsi que des calculs numériques haute performance. Le/la doctorant(e) utilisera (et réalisera) des simulations PIC pour étudier la physique de l'accélération des particules dans une turbulence hautement magnétisée (relativiste) dans des conditions similaires à celles des sources susmentionnées. Une attention particulière sera accordée à la rétroaction non linéaire des particules accélérées sur leur environnement turbulent, car les particules VHE ajoutent de la viscosité et de la résistivité au flux, et amortissent ainsi la turbulence qui les dynamise. Ces simulations seront ensuite utilisées pour améliorer les modèles théoriques existants d'accélération des particules, afin d'extrapoler les résultats des simulations à des échelles astrophysiques d'intérêt et de calculer les rendements multimessagers. Le/la doctorant(e) travaillera donc également sur les applications phénoménologiques de ces études à l'astrophysique multimessagère.
La thèse sera réalisée sous la supervision de Martin Lemoine à Astroparticule & Cosmologie (APC, CNRS – Université Paris-Cité), dans le cadre du projet HENBoS (High Energy Ne
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