Mise à jour le 29 Mars 2013-b
                                                                                                                                                    
     
CONFÉRENCE de Frédéric BOURNAUD
Astrophysicien IRFU CEA
«L’ORIGINE DES POPULATIONS DE GALAXIES
CONNAISSANCES ET MYSTÈRES»
Organisée par la SAF
Dans ses locaux, 3 rue Beethoven, Paris XVI
 
Le Samedi 23 Mars 2013 à 15H00 
à l'occasion de la réunion de la Commission de Cosmologie.
 
Photos : JPM pour l'ambiance. (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir les crédits des autres photos si nécessaire
(Le conférencier a eu la gentillesse de nous donner sa présentation complète (en pdf) elle est disponible sur le site de la SAF et également disponible sur ma liaison ftp au téléchargement et s'appelle.  CosmoSAF-bournaud.pdf elle est dans le dossier COSMOLOGIE SAF de la saison 2012-2013).
Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.
Pour info les actualités cosmo présentées ce jour là sont aussi disponibles sur le site de la commission.
 
 
 
BREF COMPTE RENDU
 
La présentation de l’auteur étant disponible au téléchargement, le compte rendu sera succinct.
 
 
 
 
 
 
Frédéric Bournaud travaille à l’IRFU (Institut de Recherche sur les lois Fondamentales de l’Univers) qui dépend du CEA Saclay.
C’est un spécialiste de la formation des étoiles et des galaxies, c’est le sujet qu’il a choisi pour cette séance de cosmologie.
Il appartient au groupe Laboratoire Cosmologie et Évolution des Galaxies (LCEG) 
 
 
Voilà le résumé de sa présentation :
 
« Je commencerai par présenter dans ses grandes lignes le scénario standard de la formation des galaxies, en l’illustrant notamment au moyen de simulations numériques, et ses principales alternatives pour expliquer la formation de galaxies aussi variées que des galaxies spirales à formation stellaire active et des galaxies elliptiques « éteintes » depuis longtemps.
Nous reverrons alors les principales observations qui remettent en cause (ou non !) le scénario standard et les hypothèses sous-jacentes sur la matière noire.
Ensuite, j’exposerai de manière plus détaillée l’état de la recherche moderne sur la physique interne des galaxies, c’est-à-dire les liens physiques entre la dynamique globale des galaxies, la formation de leurs étoiles, et la croissance de leurs trous noirs supermassifs, et comment cette physique interne permet de comprendre la formation de la « Séquence de Hubble » de galaxies irrégulières, spirales et elliptiques. »
 
 
 
 
 
 
Tout commence avec la séquence de Hubble (en anglais Tuning Fork = le diapason) qui classe les galaxies suivant leur forme.
 
Notre galaxie (la Voie lactée) est une spirale barrée.
 
Les galaxies évoluent rapidement par rapport à l’âge de l’Univers.
 
La forme des galaxies évolue aussi au gré des collisions de galaxies, qui donnent naissance à des fusions. On passe ainsi de la forme spirale à la forme elliptique.
 
 
 
 
Les galaxies jeunes (loin dans le passé) ont des morphologies très différentes.
 
 
 
On note pour ces jeunes galaxies, une bimodalité masse/couleur.
 
Les galaxies semblent être réparties en galaxies rouges et galaxies bleues ; c’est à dire des galaxies qui ne forment plus d’étoiles (étoiles froides et rouges) et celles qui en forment (étoiles chaudes et bleues).
 
Il n’y a pour ainsi dire rien d’intermédiaire.
 
 
 
 
 
 
La formation des galaxies est très inefficace !
 
Seulement 17% des baryons disponibles sont trouvés dans les galaxies.
 
L’essentiel des baryons ne sont donc pas dans les galaxies, mais dans le milieu interstellaire.
 
 
Formation des galaxies dans le modèle standard.
 
On procède à des simulations comme :
·        Horizon 2006
·        Millenium
·        Mare Nostrum
 
Mais toutes ces simulations ne montrent pas le phénomène de bimodalité observé.
 
On n’obtient aussi jamais de galaxies elliptiques pures.
 
Les modèles forment les étoiles beaucoup trop vite, et épuisent leur gaz beaucoup trop tôt
 
 
 
La formation stellaire.
 
On s’intéresse aux galaxies lumineuses en IR (LIRG et ULIRG)
 
L’Infra Rouge est un marqueur de la formation stellaire.
 
Les galaxies actives en IR sont essentiellement des résultats de collisions (mergers en anglais).
 
 
 
 
90% de la formation stellaire s’effectue sur la séquence principale.
 
Les étoiles mortes sont situées en dessous de la séquence principale, mais il existe aussi des galaxies qui forment des étoiles à un beaucoup plus grand taux que celles de la séquence principale, ce sont les galaxies à flambées d’étoiles (starbursts galaxies)
 
 
 
 
 
 
 
 
Modélisation et théorie.
 
 
 
On procède à des simulations qui ont pour but de relier la formation stellaire et l’évolution des galaxies.
 
Simulation de la voie lactée avec le programme TGCC (TGCC= très grand centre de calcul du CEA).
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Que se passe-t-il dans les collisions de galaxies ?
 
Il se forme des turbulences dans les galaxies.
 
Les collisions peuvent provoquer des flambées de naissance d’étoiles, dont le taux est déterminé par la turbulence du gaz.
Pas plus de 30% d’un nuage moléculaire ne sera converti en étoiles, car les étoiles formées vont modifier ce gaz.
 
 
 
 
 
Tous les modèles actuels forment toujours trop d’étoiles, alors que la formation stellaire observée est lente, les galaxies conservent leur gaz longtemps.
 
Sur 13 milliards d’années, tout le gaz est tombé dans les galaxies et a eu le temps de se convertir en étoiles à 90%.
 
Les noyaux actifs (AGN) sont ils la solution pour freiner/arrêter la formation d’étoiles ?
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN :
 
Séquences de Hubble: morphologie comparées des galaxies actuelles et il y a 6 milliards d'années
 
Le bain de jouvence des galaxies par F Bournaud.
 
Les galaxies et l'univers par nos amis Belges de l’Université libre de Bruxelles.
 
Morphologie, bimodalité et environnement par David Elbaz.
 
Dynamique du gaz et formation stellaire dans les galaxies elliptiques et les galaxies à haut redshift par L. Delaye.
 
On the Lack of Evolution in Galaxy Star Formation Efficiency par P. Behroozi.
 
Formation d'étoiles dans l'univers lointain par D Elbaz.
 
GOODS–Herschel: an infrared main sequence for star-forming galaxies par D Elbaz.
 
Extragalactic Star Formation
 
Cosmological simulations of galaxy formation par Romain Teyssier.
 
Collisions de galaxies presentation pdf par F Bournaud.
 
Évolution des Galaxies :Interactions, Fusions, et Accrétion de Gaz, thèse de doctorat de F Bournaud.
 
 
 
 
Jean Pierre Martin SAF Président de la Commission de Cosmologie
www.planetastronomy.com
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PS :Les cours de cosmologie que va donner Jacques Fric auront lieu les 10, 17 et 24 Avril à 18H30 au siège de la SAF 
3 rue Beethoven 
 
 
 
 
PROCHAINES RÉUNIONS DE LA COMMISSION DE COSMOLOGIE :
 
Notez dès à présent les dates des prochaines réunions : toujours à 15H au siège 3 rue Beethoven P16
 
·        samedi 25 mai  Journée des commissions à Meudon  inscrivez vous auprès du secrétariat : 01 42 24 13 74

·        samedi 8 Juin : Alexandre Moatti sur les cosmologies catastrophistes

·        samedi 29 juin : Alain Bousselin (de la SAF) sur le cheminement de la pensée d’Einstein
   
noter aussi les dates de la rentrée pour la commission de cosmologie :
 
    * Samedi 14 Septembre 
    * Samedi 16 Novembre
    * Samedi 18 Janvier 2014