Étude de l`impact de la formation massive d`étoiles sur le milieu
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Proposition de sujet de thèse pour 2012 (1 page max) Étude de l’impact de la formation massive d’étoiles sur le milieu interstellaire des Nuages de Magellan, avec le télescope spatial Herschel Sujet Pierre-Olivier Lagage Responsable CNES Laboratoire envisagé (s) (s) d’accueil Responsable dans le laboratoire (coordonnées complètes) Cofinanceur envisagé CEA, Saclay, IRFU, SAp, AIM Dr. Suzanne Madden CEA, Saclay, SAp, Orme des Merisiers, 91191, Gif-sur-Yvette [email protected] tel: 01 69 08 92 76 CEA, SAp Profil du candidat Description succinte du sujet. Joindre une fiche détaillée si nécessaire En mai 2009, le télescope spatial Herschel Space Observatory de l’ESA, a été lancé, afin d’explorer les longueurs d’onde infrarouges et submillimétriques. Le Service d'Astrophysique du CEA, est impliqué dans 2 des 3 instruments à bord du satellite, et possède donc du temps garanti pour étudier le milieu interstellaire, aussi bien dans les galaxies à grand décalage spectral que dans les galaxies plus proches. Notre groupe est également impliqué dans un consortium international, pour étudier les deux Nuages de Magellan (les galaxies les plus proches de notre Voie Lactée), avec un grand programme clé de Herschel (HERITAGE : http://sage.stsci.edu/index.php). Pour interpréter les observations des galaxies cosmologiques qui ne sont pas résolues spatialement, et ainsi mieux appréhender l'évolution des galaxies, il est important de comprendre les détails de la physique du milieu interstellaire (MIS) des galaxies dans l’univers proche. Les Nuages de Magellan sont des maillons importants dans notre compréhension des galaxies et de leur évolution. Leur proximité nous permet d’étudier en détail les différentes composantes de leur milieu interstellaire, et leur relation à la galaxie hôte. Le but de cette thèse est de comprendre la manière dont les étoiles jeunes et massives façonnent le milieu interstellaire et contrôlent les caractéristiques spectrales des galaxies. À cette fin, le doctorant développera des diagnostics spectroscopiques originaux, adaptés à l’interprétation de l’interaction entre les composantes stellaires et le MIS – du point de vue des gaz ionisé et atomique, aussi bien que de celui de la poussière. Lorsqu’ils seront appliqués à des échelles cosmologiques, ces outils de diagnostics, basés sur des considérations physiques détaillées, transformeront ce qui n’est aujourd’hui qu’un scenario incertain en une description précise de l’évolution des principaux aspects de la formation d’étoiles. (plus de détaille à la prochaine page) 2 Description détaillée du sujet (Madden). Étude de l’impact de la formation massive d’étoiles sur le milieu interstellaire des Nuages de Magellan, avec le télescope spatial Herschel En mai 2009, le télescope spatial Herschel Space Observatory de l’ESA, a été lancé, afin d’explorer les longueurs d’onde infrarouges et submillimétriques. Le Service d'Astrophysique du CEA, est impliqué dans 2 des 3 instruments à bord du satellite, et possède donc du temps garanti pour étudier le milieu interstellaire, aussi bien dans les galaxies à grand décalage spectral que dans les galaxies plus proches. Notre groupe est également impliqué dans un consortium international, pour étudier les deux Nuages de Magellan (les galaxies les plus proches de notre Voie Lactée), avec un grand programme clé de temps ouvert Herschel (HERITAGE : http://sage.stsci.edu/index.php). Pour interpréter les observations des galaxies cosmologiques qui ne sont pas résolues spatialement, et ainsi mieux appréhender l'évolution des galaxies, il est important de comprendre les détails de la physique du milieu interstellaire (MIS) des galaxies dans l’univers proche. Les Nuages de Magellan sont des maillons importants dans notre compréhension des galaxies et de leur évolution. Leur proximité nous permet d’étudier en détail les différentes composantes de leur milieu interstellaire, et leur relation à la galaxie hôte. Le but de cette thèse est de comprendre la manière dont les étoiles jeunes et massives façonnent le milieu interstellaire et contrôlent les caractéristiques spectrales des galaxies. À cette fin, le doctorant développera des diagnostics spectroscopiques originaux, adaptés à l’interprétation de l’interaction entre les composantes stellaires et le MIS – du point de vue des gaz ionisé et atomique, aussi bien que de celui de la poussière. Lorsqu’ils seront appliqués à des échelles cosmologiques, ces outils de diagnostics, basés sur des considérations physiques détaillées, transformeront ce qui n’est aujourd’hui qu’un scenario incertain en une description précise de l’évolution des principaux aspects de la formation d’étoiles. Le travail de modélisation aura pour but d’extraire les principales phases physiques du MIS bien résolues dans les Nuages de Magellan: régions HII, nuages moléculaires, régions de photodissociation (PDR) et MIS diffus. En particulier, le doctorant étudiera les propriétés de la poussière et les propriétés du gaz de ces régions, à l’aide de modèles décrivant l’interaction du rayonnement stellaire avec les grains, en relation avec la microphysique du gaz, à l’aide de modèles de photodissociation. Ces modèles permettront une meilleure compréhension de l’émission infrarouge du MIS, indicateur essentiel de la formation stellaire, contenant de nombreuses informations sur l’impact de cette formation d’étoiles massives sur le milieu interstellaire alentour. Cette étude permettra de comprendre l’évolution et la distribution des différentes phases du MIS au sein des galaxies. Du point de vue des observations, ce projet consistera en l’analyse des données exceptionnelles du Herschel Space Observatory pour étudier les longueurs d’onde infrarouges et submillimétriques. 3 Pour compléter la couverture spectrale des données Herschel, nous utiliserons les données du Spitzer Space Telescope (NASA), qui est actuellement en fonction, afin de couvrir le domaine infrarouge. À la fin de cette thèse, le doctorant aura acquis une solide expertise technique (observations et base de données), numérique (analyse de données / écriture et utilisation de codes), physique (compréhension approfondie des processus élémentaires) et astrophysique (interprétation générale, implications cosmologiques). Ce project (HERITAGE) est un grand consortium international du Herschel Space Telescope avec les americans, englais, francais, allemands, hollandais, coréen et japonais. Comme pour les expériences IRAS et ISO, l'activité scientifique liée à Herschel persistera longtemps après l'épuisement de ses réserves en hélium ce qui devrait offrir au/à la candidat/e de nombreuses possibilités de poursuivre sa carrière scientifique.
