Nos tutelles

Nos partenaires

annuaire

aigle

Rechercher




Accueil > Recherche > Les Axes et Activités de Recherche > Expériences et Modélisation en Astroparticules (EMA)

Expériences et Modélisation en Astroparticules (EMA)

publié le , mis à jour le

Modélisation astrophysique

Le travail de modélisation au sein de l’équipe EMA se concentre sur l’accélération et le transport du rayonnement cosmique dans les sources et le milieu interstellaire.

Pour ce qui est de l’accélération l’équipe s’intéresse d’une part à la production de particules énergétiques dans les proto-étoiles et d’autre part à la production de rayons cosmique de très haute énergie dans les supernovae.

Accélération dans les objets stellaires jeunes

Les étoiles jeunes sont des sites de production de jets pouvant atteindre la centaine de km/s. La matière est expulsée de l’environnement de l’étoile à partir d’un disque d’accrétion. De récentes études ont montré que le taux d’ionisation dans les enveloppes de matière entourant l’étoile pouvait être de plusieurs ordres de grandeurs au dessus des valeurs typiques du milieu interstellaire. L’équipe a développé un modèle permettant d’expliquer ces taux d’ionisation par une accélération in-situ de particules énergétiques pouvant atteindre des énergies maximales de l’ordre de quelques dizaines de GeV.
Nous avons identifiés deux principaux sites d’accélération : les chocs dans les jets et le choc à la surface de l’étoile du fait de l’accrétion de matière. Ce travail montre également que les étoiles jeunes peuvent être des émetteurs non-thermiques dans le domaine des ondes radio (rayonnement synchrotron) et gamma (émission Compton Inverse et par décroissance de pions neutres). La détection de ces sources par le satellite Fermi et éventuellement HESS I-II fera l’objet d’un travail en 2016.

Article : M. Padovani, P. Hennebelle, A. Marcowith & K. Ferrière Astronomy & Astrophysics, Volume 582, L13., 2015.
http://arxiv.org/abs/1509.06416

Accélération dans les supernovae radio

Les supernovae radio sont une classe particulière de supernovae qui sont de fortes sources dans le domaine radio au GHz. L’émission est variable temporellement et spectralement, elle est produite par de l’émission synchrotron auto-absorbée. Le champ magnétique déduit des observations est fort, de l’ordre de quelques dizaines de Gauss, bien au delà du champ magnétique attendu dans le vent de l’étoile progénitrice.
Nous avons développé un modèle qui interprète ce champ magnétique comme étant produit par des particules très énergétiques dont les énergies peuvent aller jusqu’à quelques PeV (soit 1 million de GeV). Le fait que ces particules se propagent dans un vent encore dense induit la production d’une forte émission gamma produite par décroissance de pion neutre et ce juste après l’émergence du choc de la supernova des couches stellaires internes.
Notre modèle donne une prédiction précise de l’émissivité gamma de ces objets, calibrée sur la source SN 1993J. Il apparaît que ce type de source pourrait être détectée par HESS et HESS II et dans un proche futur par CTA.

Article : A.Marcowith, M.Renaud, V. Dwarkadas, V. Tatischeff, Nuclear Physics B (Proceedings Supplements), Volume 256, p. 94-100, 2014
http://arxiv.org/abs/1409.3670

A suivre : M.Renaud, A.Marcowith, V. Dwarkadas & V. Tatischeff, The Astrophysical Journal, 2016 in prep.

L’équipe a aussi été engagée dans la rédaction d’une revue sur la physique des chocs non-collisionnels dans laquelle sont décrits les processus d’accélération exposés dans les travaux ci-dessus.

Article : A.Marcowith et al, Reports on Progress in Physics, accepted., 2015.

Pour ce qui est de la propagation dans le milieu interstellaire l’équipe étudie les effets de la turbulence magnétohydrodynamique (MHD) sur les coefficients de transport des rayons cosmiques. L’équipe a utilisé le code MHD RAMSES pour calculer le champ magnétique dans un cube de milieu interstellaire en produisant de la turbulence sur les grandes échelles. Les propriétés du transport ont été étudiées avec soin et montrent que les coefficients de transport sont fortement dépendants du typer de modes MHD injectés dans le milieu.

Article : R. Cohet & A. Marcowith, Astronomy and Astrophysics, soumis, 2015.