Sonder et explorer les galaxies lointaines grâce aux sursauts gamma détectés par SVOM – PEGaSUS

La formation et l’évolution des galaxies est l’un des principaux sujets actuels de l’astrophysique extragalactique. De grandes avancées ont été réalisées dans l’étude observationnelle des propriétés des galaxies jusqu’au plus haut décalage spectral vers le rouge (redshift) et JWST est en train d'apporter un progrès énorme dans l’étude du gaz chaud des galaxies à grand redshift. Néanmoins les composantes du gaz neutre demeurent difficiles à explorer. Ce gaz est une composante principale de ces galaxies et il peut être détecté par son absorption de la lumière d'une source brillante d'arrière-plan. Les sursauts gamma longs (LGRBs) sont un outil très efficace pour le dévoiler grâce à la détection de raies d’absorption du gaz de leurs galaxies hôtes dans les spectres de leurs rémanences, indépendamment de la luminosité des galaxies hôtes elles-mêmes. A l’ère du JWST, les LGRBs restent des outils uniques permettant de sonder en détail les propriétés du gaz neutre et de la poussière des galaxies faibles, qui dominent en nombre la population des galaxies à grand redshift. De plus, les LGRBs étant des phénomènes transients, une fois l'émission rémanente disparue, il est possible de détecter aussi l'émission du gaz ionisé de leur galaxies hôtes.
Jusqu'à maintenant la limite de l'utilisation de LGRB pour ce type d'étude est le nombre limité d'observations spectroscopiques des rémanences de LGRB a z>2-3 et de leurs galaxies hôtes.
Dans ce projet, nous comptons augmenter significativement cette statistique grâce à la mission spatiale sino-français SVOM, dédiée à la détection des GRBs, et à son suivi-sol. Nous effectuerons et utiliserons des observations spectroscopiques de rémanences de LGRBs détectés par SVOM pour explorer les propriétés des galaxies de faible masse à grand redshift, afin de répondre aux questions suivantes :
- Quelles sont les propriétés du gaz neutre du milieu interstellaire (ISM)? Comment évoluent-elles ?
- Quelles sont les propriétés de la poussière ? Comment évoluent-elles ?
- Comment la formation d’étoiles est-elle liée à ces propriétés ?
- Comment ces galaxies impactent-elles la Réionisation ?
Le projet est axé sur trois blocs de travail : A) les abondances, la métallicité et la cinématique du gaz neutre de l'ISM; B) la poussière dans les galaxies à grand redshift ; C) la combinaison des propriétés du gaz absorbant neutre avec celles du gaz ionisé. Nous exploiterons les résultats observationnels aussi dans le contexte des simulations cosmologiques de galaxies.
Ce projet permettra aussi de déterminer le redshift des GRB détectés par SVOM, information essentielle pour les études concernant la physique des GRBs.
Nos résultats sont essentiels pour le retour scientifique et l'impact de la mission SVOM, qui représente un effort important de la communauté astrophysique française.