Descriptif

PHY583 - Trous noirs, étoiles à neutrons et phénomènes associés

Les étoiles à neutrons et les trous noirs sont parmi les astres les plus fascinants rencontrés dans l'Univers. L'étude de la structure de l'espace-temps à leur voisinage, et de leur structure interne dans le cas des étoiles à neutrons, permet de sonder des conditions extrêmes en terme de gravité ou de densité de la matière. Leur formation libère une énergie gravitationnelle énorme qui les associe à des phénomènes explosifs spectaculaires tels les supernovae ou les sursauts gamma. Une fois formés, les étoiles à neutrons et les trous noirs sont des sources de rayonnement puissantes, en particulier dans le domaine des rayons X et gamma : rayonnement « pulsar » des étoiles à neutrons, rayonnement associé à l’accrétion de matière arrachée à une étoile compagnon ou à l'environnement, … Dans certains cas, ces sources sont mêmes capables d'éjecter de la matière à des vitesses très proches de celle de la lumière. Enfin, les étoiles à neutrons et les trous noirs sont au coeur des sources discutées dans le cadre de l’émergence de l’astronomie multi-messagers, avec en particulier la première détection directe d’ondes gravitationnelles en 2015 (coalescence de deux trous noirs) et la première observation à plusieurs messagers (ondes gravitationnelles et lumière) d'une coalescence d'étoiles à neutrons en 2017.

Cet enseignement d’approfondissement se propose d’aborder successivement ces différents aspects, en présentant à la fois les enjeux théoriques et les observations fondamentales. L’évaluation se fera à travers de petits projets de modélisation astrophysique menés en binômes ou trinômes au cours de la période.         

Langue du cours : Anglais