Comment les galaxies et les grandes structures de l Univers se forment-elles?

Transcription

1 Festival de Fleurance 05/08/2013 Fleurance Comment les galaxies et les grandes structures de l Univers se forment-elles? Matthieu Béthermin Postdoc au CEA Saclay

2 AU PROGRAMME CET APRÈS-MIDI Echelles des grandes structures de l Univers Qu est ce qu une galaxie? Comment ça marche? Evolution des galaxies Evolution des grandes structures de l Univers Liens entre galaxies et grandes structures de matière noire

3 ÉCHELLES DES GRANDS STRUCTURES DE L UNIVERS Et si on se donnait un peu le vertige

4 ÉCHELLES DES GRANDES STRUCTURES DE L UNIVERS Google map Dunkerque-Fleurance: km = m 10 6 = m

5 ÉCHELLES DES GRANDES STRUCTURES DE L UNIVERS km de diamètre 10 7 = m

6 ÉCHELLES DES GRANDES STRUCTURES DE L UNIVERS km de diamètre Distance Terre-Lune: km de diamètre 10 9 = m

7 ÉCHELLES DES GRANDES STRUCTURES DE L UNIVERS Eloignons nous encore un peu Distance Terre-Soleil: km m Distance entre le Soleil et Proxima du Centaure (étoile la plus proche): 4,2 années lumières = milliards de km m

8 ÉCHELLES DES GRANDES STRUCTURES DE L UNIVERS années-lumière Voie lactée = m

9 ÉCHELLES DES GRANDES STRUCTURES DE L UNIVERS 2.55 millions d années-lumière Galaxie d Andromède (plus proche voisine) Voie lactée (maison) = m

10 ÉCHELLES DES GRANDES STRUCTURES DE L UNIVERS 100 millions d années-lumière = m

11 ÉCHELLES DES GRANDES STRUCTURES DE L UNIVERS Univers observable 40 milliards d années-lumière Volume = m = m

12 QU EST-CE QU UNE GALAXIE? COMMENT ÇÀ MARCHE? La danse des étoiles, du gaz, et de la matière noire

13 QU'EST CE QU'UNE GALAXIE? Amas d'étoiles M11 La nébuleuse d'orion Une galaxie se compose: - d étoiles - de gaz et de poussière - de matière noire La galaxie d'andromède

14 DIFFÉRENTS TYPES DE GALAXIES Une galaxie elliptique (M87) Une galaxie spirale (M51) Une galaxie irrégulière (M82)

15 LA COULEUR DES ÉTOILES Le Soleil Masse = 2x10 30 kg Luminosité = 3,8x10 26 W Température de surface = 5400 Véga Masse = 2.1 masses solaires Luminosité = 37 luminosités solaires Température de surface = 9300

16 DIFFÉRENTS TYPES DE GALAXIES Une galaxie elliptique (M87) Une galaxie spirale (M51)

17 GAZ, POUSSIÈRE ET FORMATION D'ÉTOILES Poussière froide observée par le satellite européen Herschel Le ciel vue en infrarouge lointain et micro-ondes par le satellite européen Planck

18 L'INFRAROUGE MOYEN ET LOINTAIN: UN TRACEUR DE LA FORMATION D'ÉTOILE

19 LES TROUS NOIRS HYPERMASSIFS AUX COEUR DES GALAXIES Indice de la présence d'un trou noir central non-actif au centre de notre galaxie (Eisenhauer+05) Vue d'artiste d'un noyau actif de galaxie (crédits: ESA/NASA/AVO/Paolo Padovani)

20 EVOLUTION DES GALAXIES Grosse collision versus gavage de gaz

21 COMMENT SE FORMENT LES GALAXIES? 1962: Eggen, Linden-Bell et Sandage 1978: e.g. Searle & Zinn Effondrement monolitique Modèle hierarchique

22 Champs ultra-profond Hubble dans le visible (crédits:nasa) Le télescope Hubble de la NASA et le champ profond HDFN LES RELEVÉS PROFONDS HUBBLE

23 SONDER LE CIEL PROFOND DANS L INFRAROUGE LOINTAIN HerMES H-GOODS Le télescope spatial Herschel de l ESA

24 M82 LES FLAMBÉES DE FORMATION D ÉTOILES

25 SIMULATION D UNE FUSION DE GALAXIES Di Matteo et al.

26 IMPORTANCE DES COURANTS FROIDS Vue d artiste des courants de gaz froid alimentant une galaxie ESA

27 EVOLUTION DES GRANDS STRUCTURES DE L UNIVERS Ou comment faire des toiles d araignée géantes sans araignée

28 LE FOND DIFFUS COSMOLOGIQUE: «PHOTO DE L UNIVERS ANS APRÈS LE BIG BANG» Collaboration Planck

29 LE FOND COSMOLOGIQUE: UNE «PHOTO» DE L UNIVERS APRES L INFLATION Emission du fond cosmologique lors de la recombinaison

30 FORMATION DES GRANDES STRUCTURES DE MATIÈRE NOIRE Issu de le simulation Millenium Effondrement de la matière noire au cours de l'histoire de l'univers (Crédit: MPA)

31 STRUCTURATION DE LA MATIÈRE NOIRE AUJOURD HUI Structuration de la matière noire dans l'univers actuel (Crédit: MPA)

32 HALOS ET SOUS HALOS DE MATIÈRE NOIRE

33 LIENS ENTRE GALAXIES ET GRANDS STRUCTURES DE MATIÈRE NOIRE Quand l invisible structure le visible

34 RÉPARTITION DES GALAXIES DANS L UNIVERS LOCAL SDSS

35 LES GALAXIES AU CŒUR DES HALOS J. Kormendy

36 LE «PROBLÈME» DES SATELLITES MANQUANTS La galaxie d Andromède (M31) Simulation d un halo hôte d une galaxie spirale NASA, ESA, and T. Brown and J. Tumlinson (STScI) Schoening/Harvey/REU/NOAO/AURA/NSF

37 SONDER LA MATIÈRE NOIRE AVEC LES EFFETS DE LENTILLE GRAVITATIONELLE > Pour plus de détails: conférence fil vert de Johan Richard de jeudi Stéphane Colombi, CFHTLS

38 TRACER LE RÉPARTITION DE LA FORMATION D ÉTOILES DANS LES GRANDES STRUCTURES DE L UNIVERS 3 deg Fluctuations du fond infrarouge observées par le satellite Planck (Collaboration Planck) Simulation des grande structures de L Univers (Pichon, Teyssier)

39 LES FLUCTUATIONS DU FOND INFRAROUGE Fluctuation du fond infrarouge observée par le satellite Planck (G. Lagache)

40 EFFET DE LENTILLE GRAVITATIONNELLE SUR LE FOND COSMOLOGIQUE Collaboration Planck

41 UNE CARTE DE LA DISTRIBUTION DE MATIÈRE DANS L UNIVERS OBSERVABLE Collaboration Planck

42 FOND INFRAROUGE ET EFFET DE LENTILLE GRAVITATIONNEL SUR LE FOND COSMOLOGIQUE Sur densité Sous densité Collaboration Planck

43 FORMATION DES GRANDES STRUCTURES DE MATIÈRE NOIRE Effondrement de la matière noire au cours de l'histoire de l'univers (Crédit: MPA)

44 ET MAINTENANT? James Webb Space Telescope ALMA Euclid

45 CONCLUSION Et questions