Étoiles, poussière et gaz : évolution et impact des amas stellaires jeunes dans les galaxies proches à l’ère du JWST – STARCLUSTERS

L'objectif principal de ce projet est d'approfondir notre compréhension de l'évolution des galaxies à travers l'étude des jeunes amas d'étoiles. Ces amas nous offrent une vue directe sur la formation récente d'étoiles et nous fournissent des perspectives essentielles sur les processus physiques qui régissent la naissance des étoiles et déterminent l'impact de la rétroaction stellaire sur l'environnement galactique.

Pour relever ce défi, nous tirons parti de nos exceptionnels programmes PHANGS-JWST, lesquels offrent un aperçu inégalé des populations d'étoiles et de la poussière dans les galaxies proches à haute résolution spatiale. Associés aux ensembles de données PHANGS existants provenant du HST, du VLT/MUSE et d'ALMA, nous obtiendrons des informations spectro-photométriques de haute qualité pour environ 100 000 amas d'étoiles. Pour extraire les informations physiques de ces données, nous améliorerons notre code de modélisation bayésienne spectro-photométrique CIGALE et le combinerons avec une approche innovante d'apprentissage automatique basée sur les réseaux neuronaux inversibles (INNs). Cela nous donnera accès à la fonction de distribution postérieure complète, essentielle lors de l'étude de problèmes multimodaux ou dégénérés, ou lors de l'investigation de corrélations complexes entre de nombreux paramètres. CIGALE verra l'inclusion de nouveaux modèles de pointe prenant en compte l'échantillonnage stochastique de la fonction de masse initiale, l'évolution des étoiles binaires, les jeunes objets stellaires et les derniers modèles d'émission de poussière. Une fois entièrement entraînée sur la base de données CIGALE, l'architecture INN nous permettra de caractériser de manière efficace et fiable tous les amas d'étoiles observés.

La combinaison d'un ensemble de données exceptionnel avec des techniques avancées nous permettra de briser les dégénérescences d'âge, d'atténuation et de métallicité qui ont affecté les études précédentes, et de relever d'importantes questions ouvertes telles que la relation entre les amas d'étoiles et l'énergétique du milieu interstellaire, la relation entre l'âge des amas d'étoiles et l'émission de poussière, la manière de tracer la formation d'étoiles à différentes échelles spatiales, et la relation entre les propriétés des amas d'étoiles et l'environnement dans lequel ils évoluent. Nous soulignons que toutes les données et tous les produits logiciels générés au cours de ce projet seront rendus publiquement disponibles.

En résumé, nos principaux objectifs sont quadruples. Tout d'abord, notre objectif central est de jeter une nouvelle lumière sur la formation d'étoiles et l'évolution des galaxies à travers l'étude des jeunes amas d'étoiles observés avec JWST et d'autres télescopes dans un ensemble diversifié de galaxies proches formant des étoiles. Pour ce faire, notre deuxième objectif est de développer et d'élargir des logiciels clés pour modéliser les amas d'étoiles et extraire des informations des observations spectro-photométriques. Ces deux objectifs seront à la base de notre troisième objectif, qui est de former une nouvelle génération de jeunes chercheuses et chercheurs en astrophysique, mais aussi plus généralement en compétences largement applicables également en dehors du milieu universitaire. Enfin, notre quatrième objectif est de renforcer de manière substantielle et d'élargir les liens collaboratifs existants entre les groupes de recherche participant en Allemagne et en France.