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Mesures pour l’étude des propriétés des galaxies hôtes des gamma-ray bursts (GRBs) à grand décalage spectral

Proposition de stage au niveau M2.

Proposant : Susanna Vergani (GEPI).

Contexte : Ces dernières années, de grands progrès ont été faits vers une compréhension détaillée de la formation d’étoiles et des galaxies dans l’Univers. Toutefois nous sommes loin d’avoir compris comment, où et quand la plupart des structures que nous voyons dans l’Univers ont été formées. Les GRBs sont de bref éclats intenses de rayons gamma qui éclipsent toutes les autres sources d’émission gamma dans le ciel. Ils sont produits par des jets ultra-relativistes liés au derniers stages de vie de certaines étoiles. Grace à leur brillance exceptionnelle, les GRBs mettent en évidence des galaxies, même très faibles, 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 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.

Sujet : Le gaz ionisé des régions de formation stellaire des galaxies produit des raies d’émission. 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. Les 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 des GRBs et de l’étude des propriétés de galaxies et de leur évolution dans l’Univers ; 4) de travailler dans un contexte international. Le travail de stage fera partie d’au moins une publication d’article.

Perspectives : Court/moyen terme : le stage peut aboutir sur une thèse. Long terme : le travail de thèse sera aussi une base pour a. l’exploitation des données de la mission spatiale franco-chinois SVOM (lancement 2021) dédiée aux GRBs ; b. des travaux de recherche sur l’évolution des galaxies en exploitant les données des nouveaux instruments VLT ou E-ELT sur lesquels le GEPI est très engagé.