Analyse combinée Planck/Herschel des corrélations entre les filaments et le champ magnétique dans les régions de formation stellaire

Soutenance de thèse de Jean-Sébastien Carrière (Salle de Conférence, IRAP Roche)

Résumé de la thèse :

Les structures filamentaires sont omniprésentes dans le milieu interstellaire (MIS), sur de nombreuses échelles de taille et de densité, les plus denses représentant souvent les berceaux de la formation stellaire. Les simulations et les observations du MIS montrent que l’étude de l’orientation relative entre filaments et champ magnétique peut apporter un nouvel éclairage sur le rôle du champ magnétique dans la formation et l’évolution des filaments, et donc sur le processus de formation stellaire. Au cours de ma thèse, j’ai étudié l’orientation relative entre filaments et champ magnétique dans des régions de formation stellaire observées dans différents environnements Galactiques et à différents stades d’évolution.

À cette fin, j’ai combiné des données du satellite Herschel obtenues dans le cadre du programme Galactic Cold Cores (GCC) avec les cartes en polarisation du satellite Planck. Ce dernier a mesuré l’émission thermique polarisée des grains de poussière, qui trace l’orientation du champ magnétique sur le plan du ciel. Le programme GCC, quant à lui, est constitué de 116 champs représentant des régions de formation stellaire, avec une grande diversité de filaments en termes de taille, densité, stade d’évolution et environnement Galactique. 

J’ai commencé par développer une nouvelle méthode, FilDReaMS (« Filament Detection & Reconstruction at Multiple Scales ») pour extraire des filaments et déterminer leur orientation. Cette méthode répond aux différents critères indispensables à notre étude: reconstruction du réseau filamentaire, analyses simple-échelle et multi-échelles, automatisation à des fins statistiques, facilité d’utilisation et rapidité de calcul.

J’ai ensuite appliqué FilDReaMS à un sous-échantillon de quatre champs Herschel pour lesquels j’ai effectué une analyse détaillée de l’orientation relative des filaments, puis à l’ensemble des 116 champs en vue d’une analyse statistique. Mes résultats sont cohérents avec ceux des études précédentes: je retrouve généralement (mais pas systématiquement) une transition dans l’orientation relative préférentielle, de parallèle aux faibles densités de colonne à perpendiculaire aux grandes densités de colonne. Les orientations relatives parallèles/perpendiculaires sont essentiellement observées aux petites/grandes échelles. 

Parce que l’émission thermique des grains de poussière est optiquement mince, l’observation des filaments et la mesure du champ magnétique peuvent potentiellement être contaminées par la présence de nuages d’avant- ou d’arrière-plan. Afin de pallier à ce problème, j’ai développé une nouvelle méthode permettant de séparer les nuages le long de la ligne de visée en utilisant l’information contenue dans des cubes (l, b, v) des traceurs HI, 12CO et 13CO. J’ai ensuite décomposé les données de polarisation de Planck sur cette base 3D pour reconstruire l’orientation du champ magnétique de chaque nuage. J’ai appliqué la méthode à un premier champ Herschel, pour lequel j’ai obtenu des résultats concluants. Cette analyse souligne la nécessité de prendre en compte les effets possibles de confusion le long de la ligne visée dans l’étude de l’orientation relative des filaments.

Composition du jury de thèse :

• Mme Isabelle RISTORCELLI (CNRS, IRAP, Toulouse), Directrice de thèse
• Mme Katia FERRIÈRE (CNRS, IRAP, Toulouse), Co-directrice de thèse
• M Ludovic MONTIER (CNRS, IRAP, Toulouse), Invité
• Mme Annie ZAVAGNO (AMU, LAM, Marseille), Rapporteuse
• M Nicolas PERETTO (Cardiff University, School of Physics & Astronomy), Rapporteur
• M Marc-Antoine MIVILLE-DESCHÊNES (CNRS, AIM, CEA-Saclay), Rapporteur
• Mme Doris ARZOUMANIAN (NINS, NAOJ, Tokyo), Examinatrice
• M Alain KLOTZ (UPS, IRAP, Toulouse), Examinateur