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Sujet these 2007 - DEHARVENG-MILLIARD2111

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Proposition de Thèse 2007 Milieu Intergalactique et évolution Proposants : Jean-Michel Deharveng, Bruno Milliard, Céline Péroux Thème scientifique : Cosmologie Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, UMR 6110 Traverse du Siphon - BP 8 - 13376 - MARSEILLE Cedex 12 Tél. 04 91 05 59 17 – Fax 04 91 66 18 55 Jean-michel.deharveng@oamp.fr, bruno.milliard@oamp.fr ; celine.peroux@oamp.fr Les études globales de l’évolution cosmique des galaxies (taux de formation stellaire, assemblée de la masse, etc..), reposent sur la lumière émise par les étoiles des galaxies et ne concernent qu’une faible fraction de la masse des baryons dans l’Univers (moins de 6% à l’heure actuelle). Si l’on veut comprendre l’histoire de l’ensemble des baryons il faut donc étudier ceux rassemblés dans les structures du milieu intergalactique. Cela est d’autant plus nécessaire qu’il y a une interaction étroite entre les galaxies et le milieu intergalactique. Ce dernier constitue un réservoir de baryons pour leur formation et subit directement les conséquences de leur évolution (rayonnement ionisant, vents galactiques, énergie mécanique, dissipation de métaux, etc..). Les méthodes de spectroscopie en absorption sur des sources d’arrière plan apportent beaucoup à la connaissance du milieu intergalactique, en particulier dans le domaine ultraviolet qui permet son exploration à des époques récentes où la diversité est la plus grande suite à l’évolution cosmique. ...
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Proposition de Thèse 2007 Milieu Intergalactique et évolution Proposants : Jean-Michel Deharveng, Bruno Milliard, Céline Péroux Thème scientifique :CosmologieLaboratoire d’Astrophysique de Marseille, UMR 6110 Traverse du Siphon - BP 8 - 13376 - MARSEILLE Cedex 12 Tél. 04 91 05 59 17 – Fax 04 91 66 18 55 Jean-michel.deharveng@oamp.fr,bruno.milliard@oamp.fr;celine.peroux@oamp.frLes études globales de l’évolution cosmique des galaxies (taux de formation stellaire, assemblée de la masse, etc..), reposent sur la lumière émise par les étoilesdes galaxies et ne concernent qu’une faible fraction de la masse des baryons dans l’Univers (moins de 6% à l’heure actuelle). Si l’on veut comprendre l’histoire de l’ensemble des baryons il faut donc étudier ceux rassemblés dans les structures du milieu intergalactique. Cela est d’autant plus nécessaire qu’il y a une interaction étroite entre les galaxies et le milieu intergalactique. Ce dernier constitue un réservoir de baryons pour leur formation et subit directement les conséquences deleur évolution (rayonnement ionisant, vents galactiques, énergie mécanique, dissipation de métaux, etc..). Les méthodes de spectroscopie en absorption sur des sources d’arrière plan apportent beaucoup à la connaissance du milieu intergalactique, en particulier dans le domaine ultraviolet qui permet son exploration à des époques récentes où la diversité est la plus grande suite à l’évolution cosmique. Ces méthodes trouvent cependant des limites dans le nombre de sources d’arrière plan accessibles. L’observation en émission des structures du «cosmic web» permettrait de s’affranchir de ces limites mais pose un formidable défi en sensibilité. Pour la phase ionisée par le champ de radiation intergalactique, il s’agit de détecter la raie Lyman alpha. Pour une autre phase, à 5 6 des températures plus élevées de l’ordre de 10 -10 °K, il s’agit d’observer des éléments dans un état d’ionisation élevé, tel OVI (1032A-1037A). Cette phase du milieu intergalactique serait chauffée par l’énergie libérée par la formation des galaxies et, selon des prédictions récentes, contiendrait un tiers des baryons. Tout en testant les théories de la formation des structures et des galaxies, son exploration éclairerait le destin de la matière baryonique et les interfaces complexes entre milieux de densité très différente de l’univers. Depuis deux ans, nous participons à la construction d’un instrument destiné à voler en ballon (FIREBALL, coopération CALTECH-COLUMBIA-LAM) qui sera le premier à tenter la détection en spectro-imagerie des structures du milieu intergalactique. Le travail de thèse proposé s’insérerait dans ce projet et son exploitation scientifique. Un premier vol est prévu en Juillet 2007. Compte tenu des risques inhérents au projet, une étude de raies d'absorption dans le spectre d'objets brillants d'arrière-plan serait conduite en parallèle, permettant de tracer sur des échelles de temps cosmologiques des objets sélectionnés par leur contenu gazeux. Hormis leur contenu en hydrogène neutre, ces systèmes constituent l'unique outil permettant la détermination de la métallicité d'un grand nombre de galaxies à grand décalage spectral. Ce travail est basé sur les archives du spectrographe à haute-résolution de l'ESO (European
Southern Observatory) et des données du même instrument récemment acquises. Il comprendra le dépouillement de ces données et l'apprentissage des techniques d'analyse en collaboration avec une équipe internationale. Suivra l'opportunité de contribuer à des observations supplémentaires au VLT (Very Large Telescope) au Chili. Un tel échantillon devrait permettre une avancée considérable de notre connaissance du contenu chimique des systèmes à forte densité de colonne d'hydrogène neutre et donc une meilleure compréhension de leur nature. Les résultats de ces études seront combinés avec les observations d'autres types de galaxies à différentes époques pour évaluer la quantité de métaux dans les diverses phases.