Synthèse de populations pour les amas stellaires et les galaxies -atteindre la précision des relevés spectrophotométriques modernes par une physique stellaire renouvelée – POPSYCLE

Les grands relevés astronomiques atteignent des précisions impressionnantes et grâce à des projets comme Euclid ou LSST nous devons attendre aussi prochainement un gain radical dans l’uniformité et la justesse des mesures photométriques extragalactiques. L'impact sera majeur, comme l'a été celui de la mission Gaia pour l’étude de la Voie Lactée. En principe, cette avancée devrait nous permettre d’établir la chronologie de l’assemblage des galaxies et de leurs sous-structures. Le facteur limitant, dans ces études détaillées, est l’état de la modélisation de l’émission des populations stellaires. Les modèles sont incomplets et souffrent d’incohérences responsables de biais qui, dans l’état actuel, nous empêcheraient d’atteindre l'objectif. Des processus physiques stellaires négligés doivent être incorporés, et la cohérence des prédictions spectrophotométriques améliorée entre les divers domaines de longueurs d’onde. Parmi les composantes des galaxies, les amas globulaires revêtent un intérêt particulier. Ils se forment préférentiellement lors d’épisodes actifs, transformants, de la vie des galaxies et pourraient nous renseigner sur ceux-ci. Par ailleurs ils ont été longtemps les références pour l’étalonnage de modèles de synthèse de populations appliqués ensuite à l’analyse de galaxies diverses.
Le projet POPSYCLE se concentre sur les amas globulaires et les populations stellaires vieilles, et se propose de construire des modèles cohérents, multi-longueurs d’ondes, incluant plusieurs nouveaux éléments de physique stellaire : des abondances chimiques représentatives des premières et secondes générations d’étoiles des amas globulaires, et pour ces abondances les processus de mélange classiques ou non-classiques se produisant sur la séquence principale ou la branche des géantes. Nous avons à cette fin regroupé des experts de physique stellaire d’une part, des spécialistes de la modélisation et de l’analyse des populations stellaires d’autre part. Nous quantifierons les effets des nouveaux aspects pris en compte sur les couleurs et les spectres de populations stellaires vieilles, et produirons des prédictions pour les futurs relevés. En itérant des modèles aux observations, que nous participons à collecter, nous identifierons les processus capables ou non de réduire les écarts, et évaluerons leurs effets sur les estimations d’âges ou de composition des populations stellaires. Nous exploiterons ces résultats pour reconsidérer les scenarii de mise en place des systèmes d’amas globulaires autour des galaxies, et des galaxies de type précoce.