Ecole Evry Schatzman 2010
La Formation Stellaire dans l'Univers Local
Centre Paul Langevin, Aussois

26 Septembre - 01 Octobre 2010


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Organisateurs :
Thierry Montmerle

(Laboratoire d’Astrophysique de Grenoble)

Corinne Charbonnel
(Laboratoire d’Astrophysique de Toulouse-Tarbes, et Observatoire de Genève)
CONTEXTE SCIENTIFIQUE :
La formation des étoiles est un des problèmes majeurs de l’astrophysique actuelle, au carrefour entre la formation des galaxies (sans étoiles, pas de galaxies)
et la formation des planètes (sans étoiles, pas de planètes). Les progrès des grands télescopes, en matière de résolution spatiale et de sensibilité, permettent d’accéder à l’observation de la formation des étoiles de plus en plus loin, non seulement dans les régions distantes de notre propre galaxie, mais aussi dans les galaxies relativement proches:  le « groupe local », i.e. jusqu'a M31, voire au-delà, où l’on peut observer les effets spectaculaires de collisions de galaxies sur la formation stellaire. Egalement, les observations en optique (VLT) permettent par exemple d’observer des étoiles T Tauri de moins d’une masse solaire dans les nuages de Magellan, et, en rayons X, des bulles de plasma chaud associées à des régions de formation d’étoiles très massives, telle 30 Dor. On parlera donc ici de formation stellaire « résolue », c’est-à-dire localisée dans des régions que l’on peut désormais étudier individuellement avec plus ou moins de détails selon la distance.

Ces progrès observationnels concernent en priorité trois composantes essentielles pour comprendre la formation stellaire : (i) le domaine millimétrique, avec la molécule CO, qui trace le gaz dense et froid (voir par exemple la cartographie de M31 effectuée au 30m de l’IRAM) ; (ii) le domaine infrarouge, qui trace la poussière (voir entre autres les résultats du satellite américain Spitzer, sur M31 également) ; (iii) le domaine X, qui trace le plasma chaud créé par les vents stellaires et les explosions de supernovae (effets de rétroaction). Il faut aussi tenir compte d’un autre facteur, sans doute capital, à savoir la métallicité des galaxies, qui varie de l’une à l’autre. Même s’il est par nature moins discriminant pour la formation stellaire que la molécule CO car il trace un gaz moins dense et plus chaud, l’hydrogène neutre, HI (qui émet la célèbre «raie à 21 cm»), est aussi à prendre en compte, ne serait-ce que parce qu’il est détectable directement : on  a ainsi découvert de petites régions de formation d’étoiles «intergalactiques», localisées dans le «courant magellanique», sorte de pont d’hydrogène neutre entre notre galaxie et les Nuages de Magellan. Dans le domaine IR à millimétrique, les observations seront améliorées très prochainement avec ALMA, à partir de 2011-2012 (peut-être aussi NOEMA, projet d’extension de l’interféromètre de Bure), et les satellites européens « jumeaux » Herschel (pour l’étude de milliers de transitions moléculaires dans le milieu interstellaire froid) et Planck (pour la partie «avant-plan galactique», en permettant d’étudier la composante ultra-froide de la poussière interstellaire), qui viennent d’être lancés. Il s’agit là de deux instruments majeurs de la discipline pour lesquels la formation stellaire constitue un thème prioritaire affiché au niveau international.


Sur le plan théorique, la puissance croissante des ordinateurs, associée à des contraintes observationnelles de plus en plus précises, permet des progrès considérables en modélisation, notamment via les simulations numériques. Plus précisément, on peut de mieux en mieux prendre en compte trois facteurs décisifs: (i) la turbulence interstellaire, qui pourrait jouer un rôle déterminant dans la distribution des masses des étoiles ; (ii) la métallicité, qui va influer sur le transfert radiatif et le refroidissement accompagnant l’effondrement gravitationnel ; (iii) le champ magnétique, qui détermine l’échelle de temps d’effondrement via la diffusion ambipolaire, et de ce fait conditionne dans une certaine mesure l’efficacité de la formation stellaire à partir des nuages moléculaires.




CONSÉQUENCES ATTENDUES :
L’école proposée vise les buts principaux suivants:
1) Sur les plans observationnel et théorique, réunir les communautés stellaires nationales (observateurs et théoriciens) travaillant sur la formation des étoiles (galactique et extragalactique), pour échanger des connaissances et faire le point sur l’importance relative et l’efficacité des différents modes de formation stellaire ;
2) En termes d’observations futures, se mettre en capacité de préparer des propositions d’observation sophistiquées via la modélisation, et plus généralement assurer le meilleur retour scientifique des grands instruments déjà disponibles et à venir autour de cette thématique, en adoptant une approche globale, à la fois galactique et extragalactique.
3) Améliorer l’apport des simulations numériques aux questions de formation stellaire, en formant les « observateurs » aux techniques numériques et à leurs limitations, et en confrontant les « théoriciens/simulateurs » aux résultats observationnels.


GRANDS AXES DU PROGRAMME :
Les thèmes des cours sont les suivants (un thème par jour) :
-1. Origine de la « fonction de masse initiale » des étoiles
-2. Efficacité de la formation stellaire, spontanée ou stimulée : des mécanismes
« globaux » aux mécanismes « locaux »
-3. Formation des étoiles massives : effets de rétroaction (vents, supernovae)
-4. Formation stellaire dans les galaxies isolées
-5. Formation stellaire dans les galaxies en interaction


Comité scientifique :
Thierry Montmerle (LAOG, Grenoble)
Corinne Charbonnel (LATT, Toulouse,  et Observatoire de Genève)
Sylvain Bontemps (L3AB, Bordeaux)
Pierre-Alain Duc (SAp, CEA-Saclay)
Bertrand Lefloch (LAOG, Grenoble)
François Ménard (LAOG, Grenoble)
Annie Zavagno (LAM, Marseille)

Ecole du PNPS, avec le soutien du PNCG et du PCMI, dans le cadre de la Formation Permanente du CNRS
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