LERMA UMR8112

Laboratoire d’Études du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique et Atmosphères



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Galaxies et Cosmologie

par Françoise Combes - publié le , mis à jour le

Le pole a plusieurs thèmes de recherche, qui peuvent être réunis en :

  1. L’univers primordial : inflation, fonds cosmiques, réionisation
  2. Matière noire : Froide, tiède ou gravité modifiée ?
  3. Formation des galaxies : galaxies à grand redshift, évolution séculaire et fusions de galaxies
  4. Trous noirs et galaxies : AGN, starbursts, croissance symbiotique et feedback
  5. Formation d’étoiles : efficacité, histoire et populations stellaires

Voir Activités du groupe pour plus de détails

Le pôle Galaxies et cosmologie comprend un groupe étudiant le fond diffus cosmologique (CMB), qui a un rôle majeur dans la mission Planck, un autre groupe travaillant sur le modèle standard de l’Univers, la théorie de l’inflation en comparaison aux observations. Une autre équipe étudie par le biais de simulations numériques l’époque de la réionisation de l’Univers (EoR), et en particulier la préparation de SKA (prototype EMBRACE, les projets clés sur les télescopes précurseurs, etc.).
Un travail de pionnier a été fait sur les flux de refroidissement et sur la présence de gaz moléculaire froid près des galaxies les plus brillantes d’amas. La nature de la matière noire, et la recherche sur les théories alternatives proposant une gravitation modifiée ont été testés par la dynamique des galaxies et par les observations. Une étude approfondie de l’alimentation des AGN et de sa rétroaction a été réalisée, abordant l’histoire de la croissance des trous noirs supermassifs et l’évolution des galaxies.

Figure 1 : Simulations de l’émission HI-21cm pendant l’Epoque de Réionisation (EoR). Exemple de surface de section du cône de lumière à 21-cm : dTb à partir de la simulation brute (à gauche) , dTb avec le bruit et la résolution de SKA (milieu) et dTb avec le bruit et la résolution de LOFAR (à droite). Les couleurs montrent la température de brilliance différentielle Tb en mK.

Une autre équipe travaille à la fois sur l’observation des galaxies locales, la physique des galaxies dans les amas, les galaxies à grand redshift, et sur les théories dynamiques de l’évolution et de la formation des galaxies, sur la formation des étoiles à grande échelle et l’histoire de la formation des étoiles cosmique.
Les observations multi-longueurs d’onde sont largement utilisées, avec des longueurs d’onde de l’ordre du millimètre et centimètre avec les instruments de l’IRAM, le VLA et maintenant ALMA depuis 2011-12, l’infrarouge moyen et lointain avec les satellites Spitzer et Herschel, l’optique et le proche infrarouge avec le CFHT et ESO. Des membres de l’équipe sont des leaders dans les programmes clés, tels que le consortium NUGA sur l’interféromètre de l’IRAM, le consortium PrimGal sur le VLT, ou de grands programmes « legacy » à l’IRAM (qui sera complété par NOEMA dans un proche avenir) sur les galaxies lointaines, et l’observation de galaxies à grand z avec APEX, Plateau de Bure et ALMA, dont les données arrivent maintenant fréquemment pour les différents groupes. Une équipe se prépare activement pour le SKA.

Figure 2 : Un des objets de l’échantillon dans le Grand Programme PHIBSS de l’IRAM PdB à z = 1.2 A gauche : Superposition de la carte de CO (en rouge, obtenue avec l’interféromètre de l’IRAM), avec les images en bande I (en vert) et la bande V (en bleu) obtenues avec le télescope spatial Hubble. La raie CO(3-2), décalée vers le rouge à 2 mm, a été observée avec une résolution angulaire de 0,6 "x0.7" (indiqué par l’ellipse grise hachurée). A droite : Champ de vitesse de la galaxie : bleu indique la vitesse négative (côté en approche), et la vitesse rouge positif (côté en récession).

Une spécialité du pôle est également les simulations numériques lourdes, et l’équipe a participé à un très haut niveau dans le programme du projet HORIZON de formation des galaxies dans un contexte cosmologique. Des simulations toujours plus grandes et plus impressionnantes sont maintenant en cours avec les supercalculateurs au GENCI (Curie au CEA, IDRIS, CINES), et l’utilisation locale du méso-centre et le cluster local MOMENTUM, favorisant l’exploitation et le post-traitement des simulations plus lourdes sur les centres nationaux.

Figure 3 : La galaxie spirale barrée NGC 1433, cartographiée avec ALMA en CO(3-2). The trou noir central super-massif est un noyau actif (AGN), qui rejette du gaz moléculaire, et modère la formation d’étoiles.

Voir en ligne : Activités du groupe

Séminaires à venir

Vendredi 26 avril 2019, 14h00
Salle de l'atelier, Paris
The Effect of Gravitational Lensing on Cosmological Parameter Estimation
KAISER, Nick
ENS
résumé :
A long standing question in cosmology is whether gravitational
lensing by structure biases the apparent distance or the mean flux
density of sources. Interest in this has been rekindled by recent
calculations in 2nd order relativistic perturbation theory which
suggest significant implications for cosmological parameter
estimation from both supernovae and the microwave background. In
this talk I shall first review the somewhat confusing history of
the subject, going back to the early '60s and including both
Weinberg's 1976 argument that there should be no effect on grounds
of flux conservation and the general relativistic "focusing theorem"
of the '80s that seems to contradict this and which foreshadows the
more recent results. I then describe recent work with John Peacock
where we have shown how these conflicts are resolved. Regarding
Weinberg we show that there is a loophole in his argument, and
lensing does in fact bias the apparent distance, but it is a very
small effect. We show that the apparent intrinsic tendency for
structure to cause focusing of light rays that emerges from the
focusing theorem is a statistical rather than a physical effects.
 
Vendredi 21 juin 2019, 14h00
Salle de l'atelier, Paris
Accretion-driven turbulence and observational signatures
Pierre GUILLARD
IAP
 
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