Offre de thèse en astrophysique (H/F)

Sujet de thèse :
Titre : Étude des mouvements du gaz dans le milieu intra-amas en combinant les observations en rayons X et l’effet Sunyaev-Zel’dovich

1. Contexte et objectifs
Les amas de galaxies sont des laboratoires astrophysiques uniques pour étudier la formation des grandes structures de l’Univers et constituent des sondes cosmologiques puissantes [1]. Ils croissent par la fusion de sous-amas et par l’accrétion continue de matière en provenance de la toile cosmique environnante, tandis que leurs cœurs sont façonnés par les rétroactions des noyaux actifs de galaxies (AGN). Ces processus génèrent des chocs qui chauffent le milieu intra-amas (ICM), mais une fraction non négligeable de cette énergie est convertie en mouvements turbulents, qui produisent un soutien de pression non thermique considéré comme une source majeure du biais de masse hydrostatique (biais HSE [2]), limitant actuellement la cosmologie avec les amas. La turbulence devrait également entraîner la (ré)accélération des rayons cosmiques et amplifier les champs magnétiques, générant une émission synchrotron radio diffuse. Pourtant, les processus physiques à l’origine de cette émission restent mal compris [3].
Comprendre la nature, le rôle et l’évolution des mouvements de l’ICM à travers le temps cosmique, les échelles de masse et les environnements est donc une question centrale de l’astrophysique moderne.

Des mesures directes de la turbulence dans l’ICM sont désormais possibles grâce aux missions spectroscopiques en rayons X à haute résolution, comme XRISM [4]. Cependant, ces observations sont coûteuses en temps de télescope et spatialement limitées, ne sondant que les cœurs des amas massifs proches. Alternativement, la turbulence peut être inférée à partir des fluctuations des quantités thermodynamiques, en supposant que ces variations tracent le champ de vitesse turbulent [5]. Les études précédentes se sont principalement appuyées sur les fluctuations de la brillance de surface en rayons X [6], mais les estimations résultantes présentent une certaine dispersion, soulignant l’intérêt de mesures cinématiques complémentaires.

L’effet Sunyaev-Zel’dovich (SZ) offre une sonde indépendante et complémentaire de l’ICM. Résultant de la diffusion Compton inverse des photons du fond diffus cosmologique par les électrons chauds de l’ICM, il trace directement la pression thermique. Contrairement à l’émission X, le signal SZ est indépendant du redshift (ce qui en fait un outil puissant pour l’étude des amas lointains), à condition d’atteindre une haute résolution angulaire et une sensibilité élevée. Les fluctuations de la brillance de surface SZ sont donc des traceurs prometteurs de la turbulence, bien que les études systématiques restent largement limitées [7]. Avec l’avènement de grands réseaux de détecteurs millimétriques sensibles sur de grands télescopes (par exemple, IRAM30m/NIKA2 [8]), l’imagerie SZ à haute résolution est désormais
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