Projet ANR-11-BS56-0010 – STARFICH : Vers une vision unifiée de la formation stellaire dans les galaxies : Origine de la structure filamentaire du milieu interstellaire, des cœurs pré-stellaires et des amas protostellaires vus avec Herschel
Programme : Blanc - SIMI 5-6 - Environnement, Terre et Espace (Blanc SIMI 5-6)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Philippe ANDRÉ (COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES - CENTRE D'ETUDES NUCLEAIRES SACLAY)
Partenaires : Astrophysique, Interprétation - Modélisation, Paris-Saclay; Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
Montant : 420000.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 48 mois
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Résumé de la soumission : Comprendre le processus de formation stellaire depuis les grandes jusqu’aux petites échelles est l’un des principaux problèmes non résolus de l’astrophysique moderne qui est non seulement important en lui-même mais aussi en raison d’implications fondamentales pour l’évolution des galaxies et la formation planétaire. Des résultats observationnels récents obtenus notamment avec Spitzer et Herschel suggèrent qu’il est peut-être possible de comprendre à la fois le taux de formation stellaire global et la distribution des masses stellaires (« IMF ») dans les galaxies en étudiant le processus de croissance de structures denses (nuages, filaments et cœurs) dans le milieu interstellaire de notre propre Galaxie. Il apparaît en effet que le taux de formation stellaire est directement proportionnel à la masse de gaz dense au-dessus d’un certain seuil de densité de surface au-delà duquel les filaments interstellaires sont gravitationnellement instables, et ce à la fois dans les nuages proches galactiques et dans les galaxies externes. De plus la fonction de masse des cœurs pré-stellaires (« CMF ») observée dans les nuages moléculaires proches ressemble fortement à la fonction des masse initiale des étoiles. D’une façon générale, les premiers résultats des grands relevés Herschel nous conduisent à favoriser un scénario dans lequel les filaments interstellaires et les cœurs pré-stellaires représentent deux étapes fondamentales du processus de formation stellaire : dans un premier temps, la turbulence MHD à grande échelle génère des structures filamentaires dans le milieu interstellaire ; dans un deuxième temps, les filaments les plus denses se fragmentent en cœurs pré-stellaires (qui s’effondrent eux-mêmes plus tard en proto-étoiles) par instabilité gravitationnelle. Les buts du projet STARFICH sont 1) de confirmer/préciser ce scénario en grande partie issu d’observations continuum avec Herschel, en utilisant des contraintes spectroscopiques additionnelles sur la cinématique des filaments identifiés dans les images d’Herschel, 2) de fournir une base théorique solide grâce à des comparaisons détaillées avec des simulations numériques MHD de formation et évolution des nuages moléculaires et 3) d’étudier jusqu’à quel point le taux de formation d’étoiles est bien régi par une loi universelle valide depuis l’échelle des filaments interstellaires jusqu’aux échelles galactiques. Notre approche est novatrice en ce que 1) nous allons combiner des efforts théoriques et observationnels au sein d’une équipe ayant un large spectre de compétences et 2) nous allons suivre le problème de la formation stellaire depuis l’échelle des complexes moléculaires géants jusqu’à l’échelle des cœurs pré-stellaires en effondrement, permettant de relier la physique « macroscopique » et la physique « microscopique » de la formation des étoiles. Sur le plan observationnel, nous exploiterons les grands cartes sub-millimétriques obtenues avec Herschel et nous prévoyons des observations spectroscopiques complémentaires avec l’IRAM, APEX et le GBT. Sur le plan théorique, un effort particulier sera fait pour relier la formation et l’évolution des cœurs pré-stellaires dans les filaments à la formation des nuages moléculaires à plus grandes échelle à partir du gaz atomique des galaxies. Pour cela nous utiliserons le code MHD à grille adaptative RAMSES développé au laboratoire CEA/Irfu (AIM « Astrophysique – Instrumentation – Modélisation ») à Saclay.
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