Projet ANR-12-BS05-0016 – STILISM : Structure du Milieu Interstellaire Local par Inversion
Programme : Blanc - SIMI 5 - Physique subatomique et théories associées, astrophysique, astronomie et planétologie (Blanc SIMI 5) 2012
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Madame Rosine LALLEMENT (Galaxies Etoiles Physique et Instrumentation)
Partenaires : ACRI ST; Astrophysique, Interprétation - Modélisation, Paris-Saclay; Galaxies, Etoiles, Physique, Instrumentation
Montant : 452580.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 48 mois
Résumé : Nous proposons une reconstitution en trois dimensions, réaliste et détaillée de la matière interstellaire (MIS) au voisinage du soleil, dans un kiloparsec-cube environ. Cette distribution de gaz et poussières, basée sur l’inversion de mesures limitées en distance et leur combinaison avec les mesures intégrées des cartes 2D, serait un nouvel outil utile à l’analyse de diverses observations astronomiques et pourrait être intégrée dans les modèles Galactiques à plus grande échelle de gaz, poussières et champ de radiation qui manquent de positionnement précis des nuages au voisinage du Soleil. 
Cette distribution 3D du MIS représenterait une étape préparatoire vers la carte galactique 3D complète qui sera rendue possible grâce à la mission Gaia de l'ESA et ses relevés sol complémentaires. Une carte 3D détaillée du MIS augmentera fortement le retour scientifique de Gaia en fournissant les histoires combinées des étoiles et du MIS et est par ailleurs indispensable pour briser les dégénérescences température-rougissement dans le cas des objets faibles et distants. Le travail que nous proposons permettrait de développer et tester de nouvelles méthodes d'analyse spectrale, de techniques d'inversion et de combinaison de données 3D et 2D qui seraient directement applicables aux cartographies futures à plus grande échelle. Il bénéficierait opportunément des nouvelles mesures du relevé spectroscopique Gaia-ESO et du projet ESO-OCA AMBRE, en complément d'autres archives.
Notre approche proposée combine pour la première fois plusieurs sortes de diagnostics: i) raies d’absorption du gaz, ii) bandes interstellaires diffuses, corrélées avec gaz et/ou poussières et iii) excès de couleurs imprimés par la matière interstellaire sur les spectres stellaires, iv) « cubes Doppler » des relevés d’émission radio à très haute résolution et grande couverture, v) colonnes totales de gaz telles que tracées par l'émission gamma et incluant toutes le sphases, y compris la phase "sombre" de l'interface atomique-moléculaire vi) colonnes totales de poussières telles que tracées par les émissions  sub-mm à infra-rouge (IR).
Les trois premiers diagnostics ont l’avantage unique de fournir l’information sur la distance à la matière absorbante, et ces trois jeux de données seraient inversés séparément et simultanément pour produire sa localisation. Le 4ème n' a pas d’information sur la distance mais fournit une énorme information sur la distribution angulaire et la cinématique du gaz. Nous proposons un lourd investissement dans l'identification croisée des structures Doppler et angulaires dans les cartes radio d'une part, avec respectivement les raies d'absorption et les nuages inversés d'autre part. Finalement, les distributions résultantes seraient calibrées en utilisant les cartes de composition de phases issues de Planck, Fermi et des relevés IR, en incluant la phase "sombre" non détectée en radio. 
Obtenir un accord entre les cartes d’émission et une distribution de gaz et poussières est un but nouveau, et pour l’atteindre l’équipe proposante associe des spécialistes des émissions interstellaires multi-longueur d'ondes, de spectroscopie interstellaire, et des corrélations croisées entre traceurs du MIS. L’équipe inclut des experts en méthodes d'inversion ayant une forte expérience et ayant déjà initié le développement d’une carte 3D du voisinage solaire, et d'autres ayant déjà étudié la cinématique de nuages locaux. Finalement, l’équipe inclut des membres du consortium Gaia et du relevé Gaia-ESO dont l’expertise en spectroscopie stellaire, photométrie stellaire et extinction ainsi que populations stellaires galactiques seront précieuses pour la préparation des outils MIS pour Gaia.