S16

Astronomie du ciel transitoire et multi-messagers

Communauté

Contact : Olivier Godet (ogodet at irap.omp.eu)

Depuis 2015 avec la première détection directe par LIGO des ondes gravitationnelles provenant de la coalescence de deux trous noirs, nous disposons d’un nouveau messager pour étudier l’Univers et ses contenus. La détection de la première contrepartie électromagnétique (le sursaut gamma GRB 170817A) à un signal d’ondes gravitationnelles (GW170817) associé à la fusion de deux étoiles à neutrons a marqué le début de l’ère de l’astronomie multi-messager. Ces sources multi-messager souvent très énergétiques sur tout le spectre électromagnétique permettent d’étudier une grande variété de phénomènes variables et transitoires dans notre univers (astronomie du ciel transitoire), dont les astres les plus compacts (étoiles à neutrons et trous noirs) possédant des champs gravitationnels extrêmes, de comprendre leurs rôles dans le recyclage des baryons et dans la structuration de la matière à différentes échelles dans l’univers, d’étudier le devenir de la matière à des densités supra-nucléaires. Par ailleurs, ces détections permettent de faire des mesures indépendantes des paramètres cosmologiques tels que la constante de Hubble et de tester de nombreux aspects de la gravitation aux différentes échelles. Ajoutons à cela des observations de rayonnement électromagnétique sur tout le spectre, de rayons cosmiques et de neutrinos. C’est donc une communauté scientifique grandissante avec des expertises complémentaires qui s’intéresse à l’exploration de l’Univers en utilisant l’astronomie du ciel transitoire et multi-messager.

Le lancement de SVOM fin 2024 avec sa palette d’instruments multi-longueur d’onde spatiaux et au sol dédiés à la détection et au suivi des transitoires à haute énergie va permettre à la France de jouer un rôle de premier plan dans cette exploration en lien avec les détecteurs multi-messager et multi-longueur d’onde dans lesquels la communauté française est fortement impliquée. Le début prochain des observations du VRO/LSST et ses millions d’alertes par nuit en optique vont révolutionner l’astronomie du ciel transitoire et appellent à une structuration de la communauté autour de ces projets phares.

Pour exploiter pleinement ces nouveaux messagers, il est nécessaire de bien les observer, les interpréter et les comprendre. D’où la nécessité d’augmenter notre capacité de prédiction et de suivi de ces signaux multi-messagers.

Par ailleurs, notre capacité à modéliser quantitativement les différentes étapes de l’évolution de plusieurs événements astrophysiques extrêmes (comme l’effondrement d’étoiles massives en rotation, la fusion de binaires d’étoiles à neutrons, la propagation de jets relativistes et l’émission multi-longueurs d’onde et multi-messagers qui en découle) s’est considérablement améliorée ces dernières années. Cependant, nous faisons toujours face aux défis posés par l’extrême séparation d’échelle entre les différents processus physiques à l’œuvre dans ces événements. Cela nécessite d’utiliser des outils numériques adaptés et/ou de faire certaines hypothèses pour simplifier la modélisation.

Nous proposons donc de faire un état des lieux des activités existantes en France sur l’astronomie du ciel transitoire et multi-messager afin de favoriser les synergies dans la prédiction et le suivi des contreparties électromagnétiques des sources de neutrinos et d’onde gravitationnelle autour des mission/collaborations engagée et futures.

 

L’atelier comportera 4 sessions qui seront introduites par une présentation invitée. 

  1. Le ciel transitoire en rayonnement électro-magnétique – Présentation invitée : Floriane Cangemi (APC)
  2. L’astrophysique des ondes gravitationnelles – Présentation invitée : Irina Dvorkin (IAP)
  3. L’astrophysique des particules (neutrinos & rayons cosmiques) – Présentation invitée : Federica Bradascio (IJCLab)
  4. La modélisation et les prédictions électromagnétiques et multi-messagers – Présentation invitée :  Alexis Reboul-Salze (AEI)

Les présentations de l’atelier seront faites en anglais.

Pour les présentations invitées compter environ 20 + 5 min. Pour les contributions compter environ 12-15 min questions comprises. Nous adapterons la durée en fonction du nombre de contributions reçues.

Nous prévoyons également une session pour présenter les e-Posters.

Olivier Godet (chair), Sylvain Chaty, Tito Dal Canton, Astrid Lamberts, Natalie Webb, Matteo Bugli (co-chairs)