Rapport quadriennal 2002 - Laboratoire d'Astrophysique de l ...

Chapitre B
Thèmes: Bilan et prospective
Quelle est la physique de la formation du vent relativiste dans les GRBs ? Quelle est la physique de
l’émission gamma ? Les GRBs sont-ils les principaux accélérateurs des rayons cosmiques UHE ? Peut-on
détecter un flux de neutrinos de haute énergie en coïncidence avec le sursaut gamma ?
Si l’Observatoire Pierre Auger fournit un spectre de rayons cosmiques au-delà de la limite GZK, quelle sera
la part des événements en provenance des objets astrophysiques extragalactiques et celle des événements en
relation avec les désintégrations d’objets élémentaires proposés par les théories d’unification ?
Telles sont les questions majeures qui vont dicter notre activité pour les quatre ans à venir. Le
développement des nouveaux observatoires gamma et “astroparticules” et des dispositifs astronomiques de
haute résolution angulaire, en particulier le VLTI, va certainement nous permettre d’avancer à grands pas vers
des réponses à ces questions. Notre équipe est impliquée sur des projets observationnels avec BEPPOSAX (3
PI, 3 co-I), XMM (1 PI, 3 co-I), INTEGRAL (7 co-I), AMBER (8 propositions), CAT/CELESTE (membre de la
collaboration), HESS (membre de la collaboration).
Outre les développements théoriques, le développement du code sur les “flares haute énergie” par notre
équipe sera un outil essentiel pour apporter des réponses à ces questions.
Cependant nous ne négligerons pas les travaux de fond sur l’excitation de la turbulence MHD dans ces
structures, les phénomènes de transport qui en découlent, sur la cinétique des plasmas relativistes, le
transport des rayons cosmiques et leur accélération de Fermi en régime relativiste. Ces travaux seront
accompagnés de simulations numériques lourdes, notamment avec la nouvelle version du code Zeus 3D
implantée sur notre site informatique.
Notamment l’étude de l’effet du cisaillement magnétique sur la stabilité MHD des jets entamée récemment
(Kersalé et al. 2000 ; Baty et Longaretti, en préparation) sera poursuivie ; la possibilité de produire une
turbulence interne, spécifique aux jets issus de disques kepleriens est en effet envisagée.
La possibilité d’exciter la turbulence dans un fluide tournant présentant un cisaillement linéairement stable a
été réexaminé en détail par P.-Y. Longaretti, sous la pression des résultats récents publiés par J.-P. Zahn, B.
Dubrulle et leurs collaborateurs. Une simulation numérique avec le code Zeus est en cours et sera prolongée
dans le domaine MHD ; en effet le code a été adapté par D. Clark et P.Y. Longaretti pour simuler des flots de
Couette et des flots de couches de cisaillement en MHD. La turbulence semble devoir se développer avec un
cisaillement keplerien ; il est clair que c’est un sujet important qui va nécessiter plusieurs années de travail
intensif.
L’ajustement des modèles d’accrétion-éjection aux étoiles jeunes sera poursuivi, car il permet de mieux
connaître les conditions d’éjection dans la couronne du disque d’accrétion et il contraint notamment les
coefficients de transport anormaux.
L’étude des micro-quasars offre un cadre unique d’investigation des processus d’accrétion-éjection, surtout
grâce aux échelles de temps beaucoup plus courtes que celles observées dans les AGNs. En réalité on peut
examiner dans les micro-quasars des changements de régime qui se font sur une échelle beaucoup plus
longue dans les AGNs (par un facteur 10 6 ), en revanche on examine dans les Blazars des sursauts
sporadiques à l’échelle de quelques heures qui sont inobservables dans les micro-quasars parce que trop
rapides…
Par ailleurs, l’équipe continuera d’organiser, notamment dans le cadre des journées “Cosm’Alpes”, des
sessions de formation à la “physique frontière” afin d’adapter sa prospective aux concepts nouveaux dans le
domaine des hautes énergies, de manière à s’investir en temps opportun sur des investigations pionnières,
ouvertes par les nouveaux instruments de l’astroparticule.
Notre équipe s’est fortement engagée dans l’accompagnement scientifique des grands projets
d’astroparticules ; nous sommes l’une des rares équipes INSU à assurer cet accompagnement astrophysique.
C’est à la fois enthousiasmant et préoccupant vu la faiblesse de notre effectif. Pour accomplir notre tâche, au
cours des quatre prochaines années, nous aurons besoin de recruter un jeune chercheur formé à la simulation
MHD lourde, ainsi qu’un jeune chercheur formé aux processus physiques de haute énergie (cinétique et/ou
rayonnement).
Notre budget est assuré encore pour trois ans par les dotations de l’Institut Universitaire de France ; ensuite
notre équipe pèsera davantage sur le soutien de base du LAOG. Par ailleurs, notre intégration dans certaines
collaborations de projet, notamment l’observatoire HESS, induit des engagements financiers INSU et/ou
LAOG proportionnels aux nombres de voix dont nous disposons.
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