Titre de la thèse
Les courants stellaires pour l’archéologie galactique et cosmique : quand la gravité rencontre la complexité
Composition du jury
- Françoise Combes (Collège de France, Observatoire de Paris-PSL) Présidente du jury
- Jorge Peñarrubia (University of Edinburgh) - Rapporteur
- Anna Lisa Varri (University of Edinburgh) - Rapportrice
- Christian Boily (Université de Strasbourg ) - Examinateur
- Eugene Vasiliev (University of Surrey) - Examinateur
- Raffaella Schneider (Sapienza Università di Roma) - Examinatrice
- Paola Di Matteo (LIRA, Observatoire de Paris-PSL) - Co-directrice
- Marco Montuori (Istituto dei Sistemi Complessi, CNR, Roma) - Co-directeur
Résumé
La mission astrométrique Gaia a permis des études à grande échelle des étoiles et des sous-structures galactiques. Environ 160 amas globulaires (AG) de la Voie Lactée, chacun avec des centaines de milliers à des millions d’étoiles, peuvent maintenant être caractérisés par des distances précises, des mouvements propres, des vitesses radiales, des masses et des tailles. Parallèlement, les flux stellaires connus sont passés d’une soixantaine au début de cette thèse à plus de 120 aujourd’hui. Parce que les courants retracent les orbites des progéniteurs, ils constituent d’excellentes sondes du potentiel gravitationnel de la Voie Lactée et des perturbations de la matière noire. Grâce à ces données, nous avons étudié le flux stellaire galactique et le système des amas globulaires. J’ai développé le code open-source tstrippy, qui modélise le dépouillement des étoiles des amas par les marées via le problème des trois corps restreints. En utilisant ce cadre, nous avons prédit la distribution des débris de marée de tous les amas globulaires galactiques et nous avons effectué des simulations ciblées du flux de Palomar 5, en constatant que des "lacunes" peuvent être générées par des survols d’amas globulaires. Nous présentons les premières prédictions globales des débris de marée provenant de tous les GC de la Voie Lactée. Ces simulations sont accessibles au public et utilisées par la communauté. Dans une étude complémentaire, nous avons quantifié la fréquence et l’étendue des rencontres de GC perturbant Palomar 5, montrant que de telles interactions doivent être prises en compte pour éviter les faux positifs dans les recherches de subhalo de matière noire. Nous avons également montré que la présence, dans une région donnée du flux stellaire, de populations d’étoiles perdues à des moments différents peut réduire la persistance des lacunes, diminuant ainsi la sensibilité du flux aux perturbations externes. Ce travail établit la distribution attendue des courants de marée provenant des GC galactiques et quantifie la vitesse à laquelle les GC perturbent Palomar 5. Il fournit une base pour démêler les origines des perturbations des courants, étudier la dynamique interne et l’évolution des amas globulaires, et contraindre le potentiel gravitationnel de la Voie Lactée à la fois dans la matière visible et dans la matière noire.
