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Mesures pour l’étude des propriétés des galaxies hôtes des sursauts gamma à grand décalage spectral

Proposition de stage au niveau M2.

Proposant : Susanna Vergani (GEPI).

Sujet : Ces dernières années, de grands progrès ont été faits vers une compréhension détaillée des caractéristiques de la formation d’étoiles dans l’Univers. Toutefois en ce qui concerne l’Univers lointain, au delà d’un décalage spectral z∼2, nous n’avons encore qu’une vision très partielle. Nous sommes loin d’avoir compris comment, où et quand la plupart des structures que nous voyons dans l’Univers ont été formées. Les sursauts gamma (GRBs, de « gamma-ray bursts ») sont de bref éclats de rayons gamma qui, durant quelques secondes ou minutes, éclipsent toutes les autres sources d’émission gamma dans le ciel. Ils sont produits par des jets ultra-relativistes liés aux derniers stages de vie de certaines étoiles. Grace à leur brillance exceptionnelle, les GRBs mettent en évidence des galaxies et, plus précisément, des régions de formation stellaire sur une vaste gamme de distances. L’objet le plus lointain dans l’Univers jamais détecté (avec confirmation par spectroscopie) est un GRB à z=8.2, quand l’Univers n’avait que 600 millions d’années. Ils peuvent être l’un des outils les plus efficaces pour étudier l’évolution de la densité du taux de formation stellaire dans l’Univers. Un des moyens pour accomplir ce type d’études est l’investigation des propriétés de leur galaxies hôtes.

Le gaz ionizé des régions de formation stellaire des galaxies produit des raies d’émission que l’on peut détecter dans les spectres des galaxies. Par la mesure des flux de ces raies il est possible déterminer les propriétés de ces galaxies, telles que leur taux de formation stellaires et leur contenu en métaux. Le stage est dédié, dans un premier temps, à la mesure des flux des raies d’émission de 10 galaxies hôtes de GRBs. Ces spectres sont obtenus par le meilleur spectrographe au monde pour ce type d’études. Selon le temps employé pour compléter ce travail, la/le stagiaire pourra aussi déterminer les propriétés d’une ou plusieurs de ces galaxies. Ce travail permettra au stagiaire : 1) de manipuler les spectres d’un instrument à la pointe ; 2) d’utiliser des logiciels d’analyse de données spectroscopiques ; 3) de se rapprocher au domaine de recherche de l’étude des propriétés de galaxies et de leur évolution dans l’Univers ; 4) de travailler dans un contexte international. Ce travail de stage fait parti d’un projet de recherche où plusieurs laboratoires français et étrangers sont impliqués. Le travail de stage fera partie d’au moins une publication d’article.