Étude sous-millimétrique de l’interaction entre le magnétisme et la turbulence dans les milieux interstellaires

L'astronomie sous-millimétrique est une fenêtre unique pour l'étude des propriétés physiques d'une grande variété d'environnements interstellaires, des pouponnières d'étoiles de notre Galaxie aux jets relativistes issus de noyaux galactiques actifs. Grâce en particulier aux observations polarimétriques, il est même possible d'étudier les effets de l'interaction entre le magnétisme et la turbulence sur la dynamique de ces milieux. Cette thèse présente les résultats d'une étude sous-millimétrique dont l'objectif est de caractériser les propriétés physiques et la dynamique d'une sélection de régions de formation d'étoiles et de jets extragalactiques à partir d'observations continues, spectroscopiques et polarimétriques obtenues au télescope James-Clerk-Maxwell (JCMT).  Nous avons d'abord quantifié l'effet de la contamination moléculaire sur les observations du nuage moléculaire géant d'Orion A obtenues à 450 µm et 850 µm avec la caméra SCUBA-2. À l'aide de mesures spectroscopiques effectuées avec le spectromètre HARP de la raie moléculaire 12CO J=3-2, nous avons identifié un échantillon de 33 sources dont le flux à 850 µm est fortement contaminé par des flots moléculaires environnants. Nous avons finalement montré que cette contamination mène à une sous-estimation de l'indice spectral d'émissivité β obtenu à partir du ratio des flux mesurés à 450 µm et 850 µm.  Dans le cadre du programme BISTRO au JCMT, nous avons utilisé le polarimètre POL-2 afin de caractériser le champ magnétique dans la région de formation d'étoiles Barnard 1 du complexe moléculaire de Persée. Nous avons d'abord déterminé l'orientation sur le plan du ciel du champ magnétique à partir de la carte de polarisation linéaire obtenue à 850 µm. Nous avons aussi calculé une valeur de 1.05 ± 0.92 pour le rapport entre les composantes turbulentes et ordonnées de l'énergie magnétique. Grâce aux observations de la raie moléculaire C18O J=1-0 obtenues au FCRAO, nous avons enfin appliqué la technique de Davis-Chandrasekhar-Fermi afin d'évaluer l'amplitude du champ magnétique à ~20 µG.  Avec l'équipe de mise en marche de POL-2, nous avons détecté avec succès la polarisation à 850 µm dans le coeur protostellaire CB 68. Nous avons ainsi déterminé l'orientation dans le plan du ciel du champ magnétique à l'intérieur de cet objet, que nous avons ensuite comparé avec les données SCUPOL dans la littérature. Additionnellement, nous avons mesuré une diminution de la fraction de polarisation en fonction de l'intensité totale, ce qui pourrait être expliqué par des effets de dépolarisation le long de la ligne de visée.  Finalement, nous avons mené la première campagne avec POL-2 afin d'étudier la variabilité temporelle de la polarisation linéaire à 850 µm vers quatre noyaux galactiques actifs: 3C 84, 3C 273, 3C 279 et 3C 454.3. Nous avons mesuré une variation significative de la fraction et de l'angle de polarisation pour 3C 84, 3C 273 et 3C 279 sur une période de 9 mois. Cette variabilité supporte la présence de cellules turbulentes magnétisées à l'intérieur de chocs permanents le long des jets relativistes issus de l'accrétion de matière sur les trous noirs supermassifs au centre de ces galaxies.

Keyphrases: Polarimétrie, Nuages moléculaires, Protoétoiles, Flots moléculaires, Contamination moléculaire, Orion A, Barnard 1, CB 68, Noyaux galactiques actifs, Quasars