Quand le disque se déchire : modélisation GRMHD des disques inclinés autour des trous noirs // When Disks Break: A GRMHD Study of Tilted Accretion Flows around Kerr Black Holes

L'effet Bardeen-Petterson, causé par le désalignement du spin d'un trou noir avec son disque d'accrétion, peut provoquer soit un gauchissement progressif du disque, soit une rupture violente en anneaux en précession, appelée « disk tearing ». Les conditions gouvernant ce comportement restent un problème ouvert en astrophysique. Ce projet vise à développer un nouveau module d'Magnétohydrodynamique en Relativité Générale (GRMHD) dans le code exascale IDEFIX, développé à l'IPAG. Le/la doctorant·e construira et validera cet outil, puis réalisera des simulations 3D systématiques pour cartographier les paramètres physiques menant à la rupture du disque — notamment le spin du trou noir, l'angle d'inclinaison, le rapport d'aspect H/R et la configuration du champ magnétique. L'objectif final est de déterminer si ce processus peut expliquer les oscillations quasi-périodiques (QPOs) observées dans les binaires X et les noyaux actifs de galaxies (AGN), et comment il influence le lancement et la direction des jets relativistes. Ce travail permettra de résoudre un débat théorique majeur et de fournir un cadre interprétatif pour les observations actuelles et futures (EHT, Athena, SKA).
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The Bardeen-Petterson effect, arising from a misaligned black hole spin, can cause an accretion disk to either warp smoothly or violently tear into precessing rings. The conditions governing this transition remain a major unsolved problem in accretion disk physics. This project will develop a new General Relativistic Magnetohydrodynamics (GRMHD) module within the exascale code IDEFIX, built at IPAG. The PhD student will implement, validate, and then use this tool to run a suite of 3D simulations systematically exploring the parameter space — black hole spin, tilt angle, disk aspect ratio, and magnetic field geometry. The core scientific goals are to determine under which conditions a magnetized, tilted disk breaks into distinct sub-rings, and to connect this dynamics to observable signatures: low- and high-frequency Quasi-Periodic Oscillations (QPOs) in X-ray binaries, jet precession in AGN and XRBs, and changing-look AGN behavior. The new GRMHD module will be released publicly, providing the community with a high-performance GPU-ready tool for next-generation black hole accretion studies.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour un contrat doctoral

Université Grenoble Alpes

47 PHYS - Physique

Master 2 en astrophysique, physique théorique ou physique numérique. Solides bases en mécanique des fluides, électromagnétisme et relativité générale. Expérience en programmation scientifique (C++, Python, Fortran) appréciée. Intérêt marqué pour le calcul haute performance et la simulation numérique.
Master's degree (or equivalent) in astrophysics, theoretical or computational physics. Strong background in fluid mechanics, electromagnetism, and ideally general relativity. Programming skills in scientific computing (C++, Python, or Fortran) are a plus. Motivation for high-performance computing, numerical methods, and GPU-based simulations is essential.