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Les propriétés et l’évolution des grains froids entre les étoiles. – Cold Dust

Résumé de soumission

Comprendre la nature exacte des plus gros grains interstellaires qui contiennent l'essentiel de la masse des poussières dans les galaxies est une des questions non résolues de l'astrophysique aujourd'hui. Des régions de formations d'étoiles proches aux galaxies lointaines, le spectre d'émission des poussières observé de l'infrarouge lointain au millimétrique est dominé par l'émission thermique des gros grains froids, à des températures de 10-20 K. A ce jour, la physique détaillée de cette émission n'est pas comprise, par manque de modèle physique adapté et de données de laboratoire pour contraindre les observations astrophysiques. Les astronomes vont être confrontés à un réel défit pour interpréter les observations galactiques, extragalactiques et cosmologiques des satellites Planck et Herschel lancés en 2008. La thématique scientifique de ce projet est donc centrale pour l'astronomie infrarouge et submillimétrique. La compréhension des propriétés des poussières est cruciale pour l'interprétation des avant-plans du fond cosmologique qui seront étudiés par la mission PLANCK. Nous démarrons un programme multidisciplinaire combinant modélisation et expérimentation pour comprendre la nature des gros grains froids, leur évolution en relation avec l'évolution physico-chimique de la matière interstellaire, et la physique des processus d'émission à grande longueur d'onde. Le principal résultat de notre projet sera un modèle complet décrivant les propriétés et l'évolution des poussières interstellaires et relié au calcul du spectre d'émission à grande longueur d'onde. L'analyse des observations, la mise au point de nouveaux outils prédictifs de modélisation, et le développement d'une nouvelle expérience de laboratoire sont les éléments-clé et complémentaires de notre projet. A l'issu de celui-ci, la communauté disposera d'outils actuellement inexistant pour analyser les observations à grande longueur d'onde. Ceux-ci seront également indispensables pour déterminer et soustraire la contamination galactique des observations extragalactiques et cosmologiques. Le premier objectif est de parfaitement comprendre les propriétés microscopiques (composition, forme, structure, comportement à basse température) et leur évolution macroscopique liée aux conditions locales (changements de distribution en taille liés aux processus de fragmentation et de coagulation, ...). Le deuxième objectif est d'appliquer à l'astrophysique les connaissances acquises en physique des solides sur l'émission à grande longueur d'onde de solides amorphes à basse température. Nous associons les forces et l'expertise de l'IAS (Orsay) et du CESR (Toulouse) pour mener un programme coordonné. Les travaux se séparent naturellement en : 1) un programme observationnel et de modélisation principalement à l'IAS et 2) un programme expérimental et théorique principalement au CESR. L'équipe de l'IAS extraira des observations (Spitzer, WMAP, ...) des contraintes sur la nature et l'évolution des grains interstellaires. En parallèle, nous modéliserons les processus d'évolution agissant sur les grains pour déterminer les propriétés microscopiques et macroscopiques (par exemple la coagulation et la fragmentation dans des nuages turbulents). L'équipe du CESR modélisera la physique du solide à basse température des matériaux amorphes, calculera les propriétés optiques à grande longueur d'onde, et développera une expérience de laboratoire pour valider les travaux théoriques et fournir des paramètres d'entrée réalistes aux modèles astrophysiques. Avec le financement de 270 kEuro accordé par l'ANR nous proposons deux post docs pour une durée de deux ans chacun, un basé à l'IAS (principalement pour le travail de modélisation du point 1), et le second au CESR (pour le travail de physique fondamentale du point 2). Les deux post-docs travailleront de façon concerté dans le but de mener et de coordonner les différents aspects du projet ANR à l'IAS et au CESR pour lesquels nous manquons .

Coordination du projet

Anthony JONES (Organisme de recherche)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 270 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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