CHAMP MAGNETIQUE ET FORMATION STELLAIRE LE LONG DES FILAMENTS INTERSTELLAIRES : OBSERVATIONS AVEC NIKA2-POL ET PREPARATION DE SPICA-POL

par Hamza Ajeddig

Projet de thèse en Astronomie et Astrophysique

Sous la direction de Philippe Andre.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....) , en partenariat avec AIM - Astrophysique Instrumentation Modélisation (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Les résultats récents obtenus dans le domaine submillimétrique sur les nuages moléculaires proches avec les satellites Herschel et Planck ont révolutionné notre compréhension du lien entre la structure du milieu interstellaire et les premières phases du processus de formation des étoiles. Ces nouveaux résultats conduisent à favoriser un scénario de formation stellaire dans lequel les filaments interstellaires et le champ magnétique jouent un rôle central ([1] et Fig. 1). En particulier, les images submillimétriques obtenues avec l'observatoire spatial Herschel montrent que la grande majorité (> 75%) des cœurs denses pré-stellaires et des proto-étoiles se forment dans des filaments de gaz moléculaire d'une largeur de ~ 0.1 pc et dont la masse par unité de longueur excède le seuil critique pour l'instabilité gravitationnelle de nuages cylindriques de gaz isotherme à ~ 10 K [2]. De plus, les données obtenues avec Planck en émission polarisée des poussières froides suggèrent que la formation et l'évolution des filaments moléculaires est en grande partie contrôlée par le champ magnétique [4]. La résolution angulaire des observations Planck (5'-10' au mieux, soit 0.2-0.4 pc dans les nuages moléculaires les plus proches) n'est cependant pas suffisante pour étudier l'intérieur des filaments et comprendre le rôle du champ magnétique dans la formation des étoiles le long des filaments (cf. Fig. 2). Cela deviendra possible grâce à la très bonne résolution (18'' à 200 μm) et la sensibilité sans précédent de SPICA-Pol, l'imageur polarimétrique du télescope spatial cryogénique SPICA proposé comme mission M5 de l'ESA. Pour préparer le programme scientifique à mener avec SPICA-Pol et le traitement des données polarisées associées, le polarimètre NIKA2-Pol de la nouvelle caméra du télescope de 30m de l'IRAM pour le continuum millimétrique (cf. [6] et [7]) fournit une plateforme de travail de tout premier choix. Un total de 300 heures de temps garanti avec NIKA2-Pol ont été allouées par l'IRAM à un grand programme d'observations d'imagerie polarimétrique à 1.2 mm d'une dizaine de filaments moléculaires proches formant des étoiles (Programme 015–17 « B-FUN » - PI : Ph. André – cf. www.iram.es/IRAMES/mainWiki/Continuum/NIKA2/Main). La thèse proposée est centrée sur l'exploitation scientifique du programme « B-FUN » et la préparation d'un futur grand programme sur la même thématique avec SPICA-Pol.

  • Titre traduit

    Probing the role of magnetic fields in star-forming filaments and protostellar cores: Observing with NIKA2-Pol and preparing for SPICA-Pol


  • Résumé

    Recent studies of nearby molecular clouds at submillimeter wavelengths with the Herschel and Planck satellites have revolutionized our understanding of the link between the structure of the interstellar medium (ISM) and the early phases of the star formation process. These new studies support a paradigm of star formation in which magnetized filaments play a central role. In particular, Herschel results indicate that most (> 75%) cores/stars form in dense, « supercritical » filaments of ~ 0.1 pc width for which the mass per unit length exceeds the critical line mass of nearly isothermal gas cylinders, and Planck polarization data suggest that the formation and evolution of these filaments is largely controlled by magnetic fields. The low resolution of Planck polarization observations (5'-10' at best or 0.2-0.4 pc in the nearest star-forming regions) is however insufficient to probe individual cores along filaments and to understand the role of magnetic fields in filament evolution and fragmentation. This will become possible with the 12''-24'' resolution of NIKA2-Pol, the polarimeter that will soon be available on the new millimeter continuum camera NIKA2 of the IRAM 30m telescope (cf. http://www.iram-institute.org/EN/news-astronomers/2016/118.html and http://ipag.osug.fr/nika2/Welcome.html). A total of 300 hr of NIKA2 guaranteed time have been set aside for a large polarimetric imaging survey of ~ 10 nearby star-forming filaments with NIKA2-Pol (PI : Ph. André). The goal of the proposed PhD thesis will be to participate in these polarimetric observations and to interpret the polarization results, based on a detailed comparison with numerical simulations of magnetized cloud collapse and fragmentation obtained with the AMR code RAMSES available in the AIM Theory group.