– AccFermi

Les ondes de chocs sont omniprésentes dans les sources astrophysiques actives, comme les restes de supernovae, les noyaux actifs de galaxies ou les sursauts gamma. Animées d'un mouvement non-relativiste dans le premier cas, ultra-relativiste dans le dernier, elles sont le siège d'émission de rayonnement de haute énergie, qui est généralement observé sous la forme de photons synchrotron émis par les électrons accélérés à des énergies suprathermiques. L'accélération de Fermi de particules chargées dans ces ondes de choc est la source la plus probable de ces spectres non-thermiques. Si ce mécanisme est bien compris dans la limite non-relativiste et dans l'approximation de particule-test, de nombreuses questions restent en suspens quant à la limite relativiste, ou quant à l'effet en retour des particules accélérées sur le profil et l'environnement magnétique du choc. Ainsi les modélisation existantes de l'accélération de Fermi relativiste supposent-elles généralement des configurations magnétiques ad-hoc, avec pour conséquence immédiate de prédire des indices spectraux différents les unes des autres. Dans le cas des ondes de choc de supernovae, l'étude de l'effet en retour des rayons cosmiques sur la turbulence magnétique est abordée depuis peu mais l'effet final sur le spectre des rayons cosmiques accélérés ainsi que sur leur énergie maximale permise est mal contrôlé et requiert d'inclure les effets de la turbulence. Du point de vue observationnel, les mesures ont considérablement gagné en précision au cours des années, les contraintes deviennent sévères et la mise en œuvre de grands observatoires de gamma, neutrinos ou hadrons de haute énergie dans les prochaines années permettront une étude plus directe et précise des mécanismes d'accélération dans les chocs astrophysiques. Ce projet propose d'aboutir à une compréhension détaillée du mécanisme d'accélération de Fermi dans un cadre astrophysique réaliste, en prenant en compte de manière cohérente l'interaction entre particules accélérées et environnement hydromagnétique du choc. Ce projet se fonde sur la complémentarité et la collaboration intensive des membres de l'équipe, qualités qui ont déjà été démontrées dans des travaux conjoints. La réussite de ce projet requiert de recruter un post-doctorant pour une période de 2 ans, spécialisé dans l'astrophysique des plasmas magnétisés pour renforcer notre équipe. Enfin le financement de ce projet nous permettra de faire émerger cette thématique nouvelle dans la communauté française. Le déroulement du projet se fera le long de deux lignes principales, évoluant en parallèle mais profitant chacune des avancées de l'autre. (1) Nous développerons une modélisation auto-cohérente de l'hydrodynamique de l'onde de choc couplée au transport des rayons cosmiques dans le cas non-relativiste. (2) Nous généraliserons les calculs effectués dans le régime non-relativiste au cas des ondes de chocs relativistes pour calculer l'effet en retour des rayons cosmiques sur la turbulence magnétohydrodynamique (MHD). Enfin nous appliquerons ces développements parallèles dans des cadres astrophysiques réalistes, en particuliers les ondes de chocs de supernovae et de sursauts gamma. Bien entendu, nous nous appuierons à tout instant, comme nous l'avons toujours fait, sur les nombreuses contraintes observationnelles existantes (et à venir), issues des observatoire HESS ou Auger, dont deux membres de l'équipe font partie, et des données publiques de satellite X et gamma XMM-Newton, Chandra, SWIFT, INTEGRAL et probablement GLAST.