Galaxies, High Energy Astrophysics and Cosmology (GAHEC)

Galaxies, High Energy Astrophysics and Cosmology (GAHEC)

Leader : Natalie Webb
Deputy : Thierry Contini

Research themes

Astrophysics of compact objects

Notre groupe s’attache à comprendre la physique extrême liée aux objets compacts. Ces objets : des naines blanches, des étoiles à neutrons ou encore des trous noirs sont associés à des phénomènes parmi les plus violents de l’univers. Leur nature extrême (densité, champ gravitationnel, champ magnétique) font de ces objets des laboratoires uniques pour tester la relativité générale ou des équations d’état de matière exotique comme les quarks étranges ou les kaons. Dans leur environnement immédiat, les objets compacts sont également souvent associés à des mécanismes complexes d’accrétion de matière, d’éjection, d’émission et d’accélération de particules encore mal compris qui les rendent paradoxalement des objets extrêmement lumineux. A plus grande échelle également, les objets compacts influencent fortement leur environnement comme dans le coeur des amas globulaires par exemple. Notre groupe s’intéresse à ces questions, en combinant à la fois des travaux de modélisation analytique et numérique ainsi que des observations avec les telescopes ATCA, VLA, MeerKAT, VLT et les missions spatiales Fermi, HST, INTEGRAL, RXTE, Swift, XMM-Newton, Chandra et Nustar. Il attend en outre beaucoup des futurs projets comme CTA, SVOM, SKA et Athena dans lesquels ses membres sont impliqués.

Cosmology and fundamental physics

L’observation astronomique est la voie privilégiée, parfois totalement unique, d’étude de phénomènes qui relèvent de la physique fondamentale : nature et caractéristiques de la matière noire, théories de la gravitation, nature et origine de l’accélération gravitationnelle à l’échelle de l’univers, nature du vide quantique, physique de l’univers primordial, etc. L’observation, la modélisation et l’interprétation théorique sont au coeur des progrès de nos connaissances dans ces domaines qui relèvent donc à la fois de la physique fondamentale, de l’Astrophysique et de la Cosmologie et sur lesquels l’IRAP regroupe un ensemble de compétences qui lui permet de s’engager tant du point de vue instrumental et observationnel (Euclid, XMM, Planck, LiteBird, etc …) que dans la modélisation d’’objets astrophysiques (Sursauts Gamma, Amas de galaxies, fonds cosmologiques, supernovae distances, etc …) et la détermination des paramètres cosmologiques ou par une approche plus fondamentale (propriétés du vide quantique, matière noire généralisée, gravitation modifiée, etc …).

Particle acceleration and explosive phenomena

Notre groupe s’attache à comprendre les phénomènes d’accélération des particules dans l’Univers, leur impact sur l’environnement et les phénomènes explosifs galactiques et cosmologiques qui en sont à l’origine. Les novae, les supernovae et les sursauts gamma, leurs rémanents interstellaires et les émissions diffuses résultant des interactions des particules avec le milieu interstellaire sont au centre de nos études. Par exemple, le rayonnement gamma provenant des explosions de novae, de supernovae et de sursauts gamma nous renseignent sur la physique de ces explosions.
L’interaction des ondes de choc produites lors de ces explosions avec le milieu interstellaire est un site propice à l’accélération de particules que nous étudions à haute énergie. Cette émission nous renseigne également sur la propagation des particules dans le milieu interstellaire, et nous permet de connaître leur impact sur leur environnement. Notre groupe s’intéresse à ces questions, en combinant à la fois des travaux de modélisation analytique et numérique, des développements instrumentaux et des observations avec en particulier Fermi, INTEGRAL, Swift, TAROT et XMM-Newton. Il attend en outre beaucoup des futurs projets comme SKA, Athena, et en particulier CTA et SVOM actuellement en phase de développement à l’IRAP et leur synergie avec les détecteurs d’onde gravitationnelle et de neutrinos.

Galaxies and large structures

La compréhension de l’évolution de l’Univers, depuis les fluctuations primordiales du fond diffus cosmologique jusqu’aux galaxies au sein des grandes structures, constitue un enjeu majeur de l’astrophysique moderne autour duquel s’articule l’axe « Galaxies & Grandes Structures ». Plusieurs questions restent encore sans réponse définitive à ce jour et sont actuellement au centre de débats très controversés : quand et comment les premières galaxies sont-elles apparues ? Quels mécanismes physiques gouvernent l’évolution des galaxies depuis les âges les plus reculés jusqu’à nos jours ? Quels sont les processus et les mécanismes de structuration de l’Univers à grande échelle ? Quels sont les mécanismes d’accrétion/éjection autour des trous noirs massifs et leur rôle dans cette évolution ? La réponse à ces questions repose sur des observations et sur la modélisation des phénomènes astrophysiques à différentes échelles afin de mieux contraindre le contenu en énergie et en matière de L’Univers. C’est dans cette perspective que les chercheurs du GAHEC mènent depuis plusieurs années des programmes de recherche ambitieux, notamment autour de l’exploitation de grands relevés multi-longueur d’onde pour l’étude de la formation et de l’évolution des galaxies, des amas de galaxies et des grandes structures de la toile cosmique. Ces efforts, qui impliquent une participation constante au développement de nouveaux instruments focaux pour les plus grands télescopes au sol et dans l’espace, sont soutenus au niveau national par plusieurs financements ANR ainsi que par le Programme National Cosmologie & Galaxies. Nos efforts de recherche s’appuient aujourd’hui sur l’exploitation scientifique des télescopes XMM-Newton, VLT, CFHT, HST, ALMA, MUSE/VLT, EMIR/GTC ainsi que sur la préparation instrumentale et scientifique des missions futures parmi lesquelles: SPICA, EAGLE/E-ELT, I’MAKA/CFHT, EUCLID, et Athena.

Team members

Arcier Benjamin, DoctorantKnodlseder Jurgen, Chercheur
Astiasarain Xan, DoctorantKoechlin Laurent, Chercheur
Atteia Jean-Luc, ChercheurKoliopanos Filippos, Postdoc
Banday Anthony, ChercheurLamine Brahim, Chercheur
Barret Didier, ChercheurLeBorgne Jean-Francois, Chercheur
Bassi Tiziana, DoctorantMaciaszek Thierry, Autres
Beaumont Sophie, DoctorantMalet Isabelle, Chercheur IUT-A
Betancourt Gabriele, PostdocMalzac Julien, Chercheur
Blanchard Alain, ChercheurMarino Alessio, Doctorant
Boone Frederic, ChercheurMartin Pierrick, Chercheur
Cabanac Rémi, ChercheurMate Sujay, Doctorant
Clerc Nicolas, ChercheurMercier Wilfried, Doctorant
Contini Thierry, ChercheurMoultaka Jihane, Chercheur
Coriat Mickael, ChercheurMoutier Frederic, Chercheur
Cucchetti Edoardo, DoctorantNoysena Kanthanakorn, Doctorant
Dezalay Jean-Pascal, ChercheurOlive Jean-Francois, Chercheur
Dournac Fabien, DoctorantPajot Francois, Chercheur
Dupays Arnaud, ChercheurPerez Jose-Philippe, Chercheur
Durrive Jean-Baptiste, PostdocPointecouteau Etienne, Chercheur
Giard Martin, ChercheurRincon Francois, Chercheur
Godet Olivier, ChercheurShojaei Fateme, Doctorant
Guillot Sebastien, PostdocSoucail Genevieve, Chercheur
Gumuchian Paul, DoctorantTibaldo Luigi, Chercheur
Gurpide Lasheras Andres, DoctorantTranin Hugo, Doctorant
Jean Pierre, ChercheurTsiahina Adellain, Doctorant
Klotz Alain, ChercheurVon Ballmoos Peter, Chercheur
Webb Natalie, Chercheur

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