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Galaxies et cosmologie - Françoise Combes Collège de France
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- Sciences
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4,5 • 8 notes
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La chaire s'intéresse à tous les aspects de la formation des structures dans l'Univers, à partir de l'instant initial du Big Bang, où l'Univers était très homogène. Au XXIe siècle, la cosmologie est devenue une science de précision, où le taux d'expansion de l'Univers, et son accélération sont connus, sa courbure nulle et son contenu en matière et énergie ont été mesurés avec précision. Pourtant, il n'y a que 5 % de matière ordinaire, et 95 % de secteur noir, dont 25 % de matière noire et 70 % d'énergie sombre. De nombreux modèles alternatifs viennent défier le modèle standard de matière noire froide, qui rencontre beaucoup de problèmes pour expliquer les galaxies.
L'existence des galaxies n'a été établie qu'en 1926. Auparavant, les astronomes ne disposaient pas de bons indicateurs de distance, et confondaient les nuages de la Voie lactée, et les galaxies extérieures à la nôtre, tous appelés « nébuleuses ». L'expansion de l'Univers, et la loi de Hubble-Lemaître, n'a été établie que dans les années 1930. Aujourd'hui, l'Univers jusqu'aux limites de notre horizon observable a été exploré, il contient au moins deux mille milliards de galaxies. Les télescopes dans l'espace (Hubble, James-Webb, Euclid), ou au sol (VLT, ELT, ALMA, SKA) nous permettent de préciser de plus en plus la physique des galaxies, et d'établir la théorie de leur formation, de même que l'histoire cosmique de la formation d'étoiles.
Les galaxies évoluent en symbiose avec leur trou noir supermassif, qui existe au centre de chaque bulbe de galaxie. Ce trou noir est alimenté par le gaz et les étoiles de la galaxie qui orbitent près du centre. Depuis quelques années, la détection des ondes gravitationnelles nous renseignent sur le taux de fusion des trous noirs, et des observations interférométriques à très haute résolution angulaire ont pu faire l'image de l'ombre de trous noirs supermassifs.
Biographie
Astrophysicienne à l'Observatoire de Paris, membre de l'Académie des sciences, Françoise Combes a été directrice adjointe du Laboratoire de physique de l'École normale supérieure (ENS) de 1985 à 1989. Elle a été présidente de la Société française d'astronomie et d'astrophysique (2002-2004) et a dirigé le Programme national galaxies du CNRS (2001-2008). Elle est éditrice de la revue européenne Astronomy & Astrophysics, depuis 2003. Ses activités de recherche sont consacrées à la formation et à l'évolution des galaxies, dans un contexte cosmologique. Par ses simulations numériques, elle a été la première à découvrir le mécanisme permettant de former des bulbes dans les galaxies spirales, par des résonances verticales des barres stellaires. Elle a également été pionnière dans les absorptions moléculaires devant des quasars éloignés, conduisant à des contraintes sur la variation des constantes fondamentales. Elle a reçu la médaille d'or 2020 du CNRS ainsi que le prix international Pour les Femmes et la Science L'Oréal-UNESCO 2021.
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Séminaire - Formation hiérarchique des galaxies - Mirka Dessauges-Zavadsky : Galaxies amplifiées par les lentilles gravitationnelles
Françoise Combes
Collège de France
Galaxies et cosmologie
Année 2022-2023
Séminaire - Formation hiérarchique des galaxies - Mirka Dessauges-Zavadsky : Galaxies amplifiées par les lentilles gravitationnelles
Intervenant(s) : Mirka Dessauges-Zavadsky, Genève
À l'heure où on analyse les images tant attendues du télescope spatial James-Webb, je résumerai quelques découvertes de ces dernières décennies sur l'univers invisible, tel qu'on peut l'observer dans l'infrarouge. On discutera de l'éclairage que cette quête de l'univers invisible apporte sur les questions ouvertes de nos théories sur la formation des galaxies : la faible fraction de baryons dans les galaxies en apparente contradiction avec la très grande concentration de baryons dans les galaxies elliptiques, l'énigmatique universalité de l'espérance de vie des galaxies autour de 600 millions d'années, l'origine de la bimodalité et du downsizing, et le rôle des galaxies optiquement invisibles. -
03 - Formation hiérarchique des galaxies : Origine des disques, des sphéroïdes – relations d'échelle
Françoise Combes
Collège de France
Galaxies et cosmologie
Année 2022-2023
Modèle cosmologique, conditions initiales, instabilité gravitationnelle
Origine des disques, des sphéroïdes – relations d'échelle
Quelles sont les propriétés des galaxies lointaines ? Leur morphologie, leur contenu en gaz, leur taux de formation d'étoiles commencent à être connus, juste après le Big Bang. Ces propriétés seront comparées avec le résultat des simulations. Une des principales questions est de savoir comment stopper la formation d'étoiles, dans les galaxies aujourd'hui passives. -
Séminaire - Formation hiérarchique des galaxies - David Elbaz : Formation des galaxies : forces et faiblesses d'un nouveau paradigme
Françoise Combes
Collège de France
Galaxies et cosmologie
Année 2022-2023
Séminaire - Formation hiérarchique des galaxies - David Elbaz : Formation des galaxies : forces et faiblesses d'un nouveau paradigme
À l'heure où on analyse les images tant attendues du télescope spatial James-Webb, je résumerai quelques découvertes de ces dernières décennies sur l'univers invisible, tel qu'on peut l'observer dans l'infrarouge. On discutera de l'éclairage que cette quête de l'univers invisible apporte sur les questions ouvertes de nos théories sur la formation des galaxies : la faible fraction de baryons dans les galaxies en apparente contradiction avec la très grande concentration de baryons dans les galaxies elliptiques, l'énigmatique universalité de l'espérance de vie des galaxies autour de 600 millions d'années, l'origine de la bimodalité et du downsizing, et le rôle des galaxies optiquement invisibles. -
02 - Formation hiérarchique des galaxies : Galaxies à grand redshift (LyB, LAE…), histoire de la formation d'étoiles
Françoise Combes
Collège de France
Galaxies et cosmologie
Année 2022-2023
Modèle cosmologique, conditions initiales, instabilité gravitationnelle
Galaxies à grand redshift (LyB, LAE…), histoire de la formation d'étoiles
Les techniques d'identification des galaxies distantes seront décrites : cassure Lyman, chute du flux dans le bleu par absorption sur la ligne de visée. Notre connaissance actuelle des galaxies primordiales nous vient du télescope spatial Hubble et d'ALMA. Nous montrerons les premiers résultats du télescope spatial James-Webb, qui bouleverse nos connaissances de l'Univers primordial. -
Séminaire - Formation hiérarchique des galaxies - Yohan Dubois : Les simulations cosmologiques
Françoise Combes
Collège de France
Galaxies et cosmologie
Année 2022-2023
Séminaire - Formation hiérarchique des galaxies - Yohan Dubois : Les simulations cosmologiques
Les simulations numériques sont un outil théorique indispensable pour comprendre la formation et l'évolution des galaxies à partir des fluctuations de matière primordiale. Dans cette présentation, nous détaillerons les processus physiques indispensables pour modéliser ces galaxies, et illustrerons leurs conséquences sur les propriétés de ces structures. -
01 - Formation hiérarchique des galaxies : Modèle cosmologique, conditions initiales, instabilité gravitationnelle
Françoise Combes
Collège de France
Galaxies et cosmologie
Année 2022-2023
Modèle cosmologique, conditions initiales, instabilité gravitationnelle
Après avoir mentionné les équations de Friedman, qui décrivent l'expansion de l'Univers, nous décrirons le modèle cosmologique standard, incluant matière noire et énergie noire, qui permettent d'expliquer la formation hiérarchique des galaxies. Les fluctuations primordiales, provenant de l'inflation, permettent la croissance des grandes structures. Leur développement sera décrit pas le régime linéaire des instabilités gravitationnelles.