Etude et modélisation des régions centrales de la Galaxie à haute énergie – HEGC

Les régions centrales de la Galaxie représentent un véritable laboratoire des phénomènes violents dans l'univers. Il s'agit en effet d'une région extrêmement dense, abritant en son sein un trou noir supermassif de plus de 3 millions de masses solaires ainsi qu'un grand nombre d'objets compacts, des restes de supernova, des amas d'étoiles massives ainsi que des nuages moléculaires géants. - - Les observations aux hautes énergies par INTEGRAL et HESS ont récemment apporté une vision nouvelle de la région du centre Galactique. Une émission en X durs et en gamma de très haute énergie compatible avec la source radio SgrA* liée au trou noir supermassif a ainsi été découverte. L'origine de ces émissions reste un mystère. D'autre part, HESS vient de mettre en évidence l'existence d'une émission interstellaire dure autour des nuages moléculaires massifs de la région du centre Galactique. Cette dernière révèle que le spectre des rayons cosmiques dans cette région est plus dur qu'au voisinage de la Terre, apportant ainsi la preuve de l'existence d'une source de rayons cosmiques active près du centre Galactique. Sa nature et sa position restent à déterminer. Ceci est d'autant plus interessant que ces mêmes nuages montrent également une émission dans la raie du Fer neutre (6.4 keV) en particulier grâce aux observations d'XMM-Newton et en X durs (jusqu'à 100 keV) grâce aux observations d'INTEGRAL/ISGRI. - - La création du laboratoire APC va regrouper des équipes spécialistes de ces instruments: une équipe issue du laboratoire de Physique Corpusculaire et Cosmologie spécialiste de HESS et une équipe issue du service d'Astrophysique de Saclay à l'origine de l'imageur ISGRI à bord d'INTEGRAL. Il s'agit là d'une véritable opportunité scientifique, l'APC étant l'un des très rares instituts où cette complémentarité existe. La mise en commun de ces compétences au sein d'une équipe transversale va nous permettre d'aborder la problématique du centre Galactique aux hautes énergies de manière beaucoup moins morcelée que ce qui s'est fait jusque là. Notre équipe accueille également une spécialiste des observations XMM-Newton du centre Galactique, en particulier de l'émission diffuse et des restes de supernova, ainsi qu'un physicien travaillant sur l'émission non-thermique liée à l'interaction des rayons cosmiques avec la matière interstellaire en particulier dans les régions centrales de la Galaxie. - - Notre objectif est la mise en commun des données de ces instruments afin d'obtenir une vue générale des phénomènes de haute énergie au centre Galactique et ainsi d'apporter des contraintes sur la physique des rayons cosmiques dans cette région ainsi que sur la physique du trou noir supermassif occupant le centre de notre Galaxie. - - Notre approche repose donc sur un effort important d'analyse de données de HESS et d'INTEGRAL/ISGRI (ainsi que d'XMM-Newton), un point crucial étant la capacité à séparer sources ponctuelles et émissions étendues en particulier en ce qui concerne l'analyse spectrale. La première partie de ce travail va donc consister à produire une vue détaillée de la morphologie et du spectre des régions centrales. En parallèle, la mise au point d'un modèle de diffusion et d'interaction des rayons cosmiques permettra d'évaluer les différents scenarios d'interprétation de l'origine de l'émission diffuse des nuages moléculaires géants. Les observations profondes de SgrA* par XMM-Newton auxquelles nous sommes associés permettront également d'en savoir plus sur l'activité autour du trou noir ainsi que sur la source de haute énergie du centre. La seconde partie de ce travail verra la mise en service de GLAST et HESS2. Nous allons nous impliquer dans l'analyse de leurs données ce qui nous permettra d'avoir une vue couvrant près de 9 ordres de grandeur en longueur d'onde des phénomènes de haute énergie autour du centre Galactique. - - Au final, nous aurons obtenu un nombre important de résultats sur les phénomènes physiques actifs au ce