PHY583 - Trous noirs, étoiles à neutrons et phénomènes associés
Les étoiles à neutrons et les trous noirs sont parmi les astres les plus fascinants rencontrés dans l'Univers. L'étude de la structure de l'espace-temps à leur voisinage, et de leur structure interne dans le cas des étoiles à neutrons, permet de sonder des conditions extrêmes en terme de gravité ou de densité de la matière. Leur formation libère une énergie gravitationnelle énorme qui les associe à des phénomènes explosifs spectaculaires tels les supernovae ou les sursauts gamma. Une fois formés, les étoiles à neutrons et les trous noirs sont des sources de rayonnement puissantes, en particulier dans le domaine des rayons X et gamma : rayonnement « pulsar » des étoiles à neutrons, rayonnement associé à l’accrétion de matière arrachée à une étoile compagnon ou à l'environnement, … Dans certains cas, ces sources sont mêmes capables d'éjecter de la matière à des vitesses très proches de celle de la lumière. Enfin, les étoiles à neutrons et les trous noirs sont au coeur des sources discutées dans le cadre de l’émergence de l’astronomie multi-messagers, avec en particulier la première détection directe d’ondes gravitationnelles en 2015 (coalescence de deux trous noirs) et la première observation à plusieurs messagers (ondes gravitationnelles et lumière) d'une coalescence d'étoiles à neutrons en 2017.
Cet enseignement d’approfondissement se propose d’aborder successivement ces différents aspects, en présentant à la fois les enjeux théoriques et les observations fondamentales. L’évaluation se fera à travers de petits projets de modélisation astrophysique menés en binômes ou trinômes au cours de la période.
Langue du cours : Anglais
PHY583 - Black holes, neutron stars, and associated phenomena
Neutron stars and black holes are among the most fascinating physical systems encountered in the Universe. The study of the structure of space-time in their vicinity, and of their internal structure in the case of neutron stars, makes it possible to probe extreme conditions in terms of gravity or density of matter. Their formation releases an enormous gravitational energy that associates them with spectacular explosive phenomena such as supernovae or gamma-ray bursts. Once formed, neutron stars and black holes are powerful sources of radiation, particularly in the field of X-rays and gamma rays: "pulsar" radiation from neutron stars, radiation associated with the accretion of matter from a companion star or from the environment, ... In some cases, these sources are even capable of ejecting matter at ultra-relativistic speeds. Finally, neutron stars and black holes are at the heart of the sources discussed in the framework of the emergence of multi-messenger astronomy, with in particular the first direct detection of gravitational waves in 2015 (coalescence of two black holes) and the first multi-messenger observation (gravitational waves and light) of a coalescence of neutron stars in 2017.
This course proposes to successively approach these different aspects, presenting both the theoretical issues and the fundamental observations. The evaluation will be done through small astrophysical modeling projects carried out in groups of 2 or 3 students during the period.
Course Language : English
- Teaching coordinator: Daigne Frédéric