Page perso : https://irfu.cea.fr/Pisp/frederic.galliano/
Labo : https://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=973
Le Milieu InterStellaire (MIS) est une intrication complexe de phases remplissant le volume d'une galaxie entre les étoiles. Il est constitué de : (i) gaz, principalement d'hydrogène (75%) et d'hélium (23%), mais aussi d'éléments plus lourds (C, N, O, etc. ; 1%) qui peuvent se trouver sous forme moléculaire ; et (ii) de grains de poussières (le 1% restant de la masse), qui sont de petites particules solides de tailles inférieures au micron. Le MIS est un constituant fondamental de l'Univers, puisque les étoiles naissent de l'effondrement de nuages interstellaires denses, et retournent une partie de leur masse, enrichie en éléments fraîchement synthétisés, à la fin de leur vie.
La poussière interstellaire est une composante particulièrement importante du MIS, car elle absorbe efficacement la lumière visible et la réémet thermiquement dans l'infrarouge. Certaines régions sont totalement opaques aux photons visibles et ne peuvent être sondées que par leur émission infrarouge. La poussière est également un agent important du chauffage du gaz par effet photo-électrique. C'est aussi le catalyseur pour la formation du dihydrogène, la molécule la plus abondante de l'Univers. Or, les propriétés des grains de poussière (composition, abondance, distribution de taille, etc.) sont encore mal connues. Cette incertitude entrave donc notre compréhension de la physique du milieu interstellaire, et par extension, celle de l'évolution des galaxies.
Ce projet de thèse a pour but de progresser dans notre compréhension des propriétés des grains, en se concentrant sur la variation de ces propriétés dans l'Univers proche. La poussière évolue en effet dans le MIS, et cette évolution dépend des conditions locales (densité du gaz, champ UV, etc.). Cette évolution peut être étudiée de manière empirique en modélisant les observations multi-longueurs d'onde, spatialement résolues à l'échelle de quelques centaines de parsecs, dans les galaxies proches.
Notre groupe a une grande expérience dans ce domaine. Nous conduisons actuellement un grand programme d'observation millimétrique de ces objets, avec l'instrument NIKA2 (https://irfu.cea.fr/dap/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php’id_ast=4644). Nous avons récemment été la cheville ouvrière de la modélisation des distributions spectrales d'énergie du grand programme européen DustPedia (http://dustpedia.astro.noa.gr/’AspxAutoDetectCookieSupport=1). Nous avons par ailleurs développé un code unique d'ajustement de distributions spectrales d'énergie, utilisant une méthode bayesienne hiérarchique, HerBIE (Galliano, 2018 ; https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2018MNRAS.476.1445G/abstract). Ce code nous a permis d'estimer les échelles de temps caractéristiques d'évolution des grains, sur des temps cosmiques (https://irfu.cea.fr/dap/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast.php’t=fait_marquant&id_ast=4929).
Le travail de thèse comportera deux volets. La première tâche consistera à développer le code HerBIE, en y incorporant la modélisation de l'émission des populations stellaires. En outre, cette modélisation devra être effectuée de manière cohérente avec la description de l'évolution chimique des galaxies. Il faudra de plus modéliser le transfert de rayonnement du rayonnement stellaire à travers le MIS, pour un grand nombre de topologies possibles. La deuxième partie de la thèse consistera à appliquer ce code aux observations multi-longueurs d'onde de galaxies proches, afin de mettre en évidence des tendances entre propriétés des grains et conditions physiques du MIS, et ainsi contraindre l'évolution de la poussière.