Le Laboratoire Univers et Théories (LUTH) est une unité mixte de recherche (UMR 8102) du CNRS, de l’Observatoire de Paris et de l’Université de Paris. Le laboratoire regroupe une cinquantaine de personnes dont une petite moitié de chercheurs statutaires (CNRS, Universités, CNAP). L’activité scientifique du laboratoire se concentre essentiellement sur l’étude théorique des systèmes astrophysiques et sur leur modélisation. Une part des activités concerne également le traitement des données des observations à hautes énergies.
Le LUTH est actuellement organisé autour de trois thématiques. Le groupe Cosmologie étudie la formation des grandes structures de l’Univers et en particulier l’influence de la matière noire sur ce processus. L’équipe Phénomènes aux hautes énergies se consacre à la modélisation et à l’observation de objets comme les pulsars ou les noyaux actifs de galaxies. Une partie des activités concerne également la préparation des futurs instruments et la gestion des bases de données liées aux observations. La thématique Relativité et Objets Compacts se propose de travailler sur les différentes situations astrophysiques où la gravité est intense et décrite par la théorie d’Einstein. On pense principalement aux supernovae, aux étoiles à neutrons et aux trous noirs.
Par la diversité des sujets abordés, le LUTH est un laboratoire faisant la part belle à la pluridisciplinarité. Il regroupe des chercheurs aux profils variés venant de l’astronomie, de la physique théorique ou encore de la physique nucléaire. Cette richesse est illustrée par le fait que le laboratoire soit rattaché à trois instituts du CNRS (INSU, INP et IN2P3).
Le laboratoire a une forte composante numérique. Il s’agit non seulement de réaliser des simulations ou des calculs par l’outil informatique mais également de développer des outils performants, le plus souvent mis à la disposition de la communauté scientifique. Cette tâche bénéficie du soutien de l’équipe informatique du laboratoire qui comprend des ingénieurs spécialisés dans ce domaine.
Le LUTH, tout en étant fidèle à son ADN de laboratoire dédié à la modélisation et à la théorie, n’est pas déconnecté des grandes avancées observationnelles de l’astrophysique. Ses membres sont actifs dans de nombreux projets sol ou spatial, aussi bien dans les phases de préparation que d’exploitation des données. Ces activités peuvent prendre la forme de participation officielles aux projets (CTA, Euclid, HESS, LISA) ou d’échanges scientifiques moins formels (Gravity, Planck, PTA, SKA, Virgo...)
L’enseignement et la formation par la recherche font partie intégrante des missions de LUTH. Les chercheurs sont impliqués dans l’enseignement de leur spécialités à presque tous les niveaux des cursus universitaires ou des grandes écoles. Une dizaine de doctorants effectuent leur thèse au sein du laboratoire.
Les chercheurs du LUTH sont conscients de l’importance de la diffusion de la connaissance scientifique en direction du grand public. Cela peut prendre la forme de rencontres avec des scolaires, de participation à des conférences, en passant par des interventions dans les médias pour commenter les nouvelles scientifiques du moment.
L’équipe PHE se consacre à l’étude des sources astrophysiques aux hautes énergies et de la physique des milieux moléculaires hors équilibre thermodynamique.
Les thèmes de recherche de l'équipe ROC concernent la théorie et les tests de la gravitation, les ondes gravitationnelles, la formation et les propriétés des astres compacts (étoiles à neutrons, trous noirs). Le développement d'outils numériques ouverts et originaux y tient une place importante.
L'activité de l'équipe COS couvre plusieurs sujets de recherche en cosmologie parmi lesquels l'étude de l'Energie Noire et ses empreintes sur la formation et évolution des grandes structures cosmiques, travaux qui sont réalisé à l'aide de simulations numériques a haute-performance.
Date: 16 12 月 2011 - 17:22
Desc: Modélisation du milieu interstellaire sur la Grille
Date: 23 9 月 2022 - 16:28
Desc: We compute the regularized force density and renormalized action due to fields of external origin coupled to a brane of arbitrary dimension in a spacetime of any dimension. Specifically, we consider forces generated by gravitational, dilatonic, and generalized antisymmetric form-fields. The force density is regularized using a recently developed gradient operator. For the case of a Nambu-Goto brane, we show that the regularization leads to a renormalization of the tension, which is seen to be the same in both approaches. We discuss the specific couplings which lead to cancellation of the self-force in this case.
Date: 23 9 月 2022 - 16:23
Desc: Aims: We investigate the stellar pancake mechanism during which a solar-type star is tidally flattened within its orbital plane as it passes close to a 10<SUP>6</SUP>~M<SUB>&sun;</SUB> black hole. Methods: We simulated the relativistic orthogonal compression process and follow the associated shock waves formation. We considered a one-dimensional hydrodynamical stellar model moving in the relativistic gravitational field of a non-rotating black hole. The model is numerically solved using a Godunov-type shock-capturing source-splitting method to correctly reproduce the shock wave profiles. Results: Simulations confirm that the space-time curvature can induce several successive orthogonal compressions of the star, which give rise to several strong shock waves. The shock waves finally escape from the star and repeatedly heat up the stellar surface to high-energy values. Such a shock-heating could interestingly provide a direct observational signature of strongly disruptive star - black hole encounters through the emission of hard X or soft gamma-ray bursts. Timescales and energies of such a process are consistent with some observed events such as GRB 970815.
Date: 20 5 月 2020 - 08:43
Desc: The MeerKAT telescope represents an outstanding opportunity for radio pulsar timing science with its unique combination of a large collecting area and aperture efficiency (effective area $\sim$7500 m$^2$), system temperature ($T<20$K), high slew speeds (1-2 deg/s), large bandwidths (770 MHz at 20cm wavelengths), southern hemisphere location (latitude $\sim -30^\circ$) and ability to form up to four sub-arrays. The MeerTime project is a five-year program on the MeerKAT array by an international consortium that will regularly time over 1000 radio pulsars to perform tests of relativistic gravity, search for the gravitational wave signature induced by supermassive black hole binaries in the timing residuals of millisecond pulsars, explore the interiors of neutron stars through a pulsar glitch monitoring programme, explore the origin and evolution of binary pulsars, monitor the swarms of pulsars that inhabit globular clusters and monitor radio magnetars. In addition to these primary programmes, over 1000 pulsars will have their arrival times monitored and the data made immediately public. The MeerTime pulsar backend comprises two server-class machines each of which possess four Graphics Processing Units. Up to four pulsars can be coherently dedispersed simultaneously up to dispersion measures of over 1000 pc cm$^{-3}$. All data will be provided in psrfits format. The MeerTime backend will be capable of producing coherently dedispersed filterbank data for timing multiple pulsars in the cores of globular clusters that is useful for pulsar searches of tied array beams. All MeerTime data will ultimately be made available for public use, and any published results will include the arrival times and profiles used in the results.
Date: 9 7 月 2018 - 23:39
Desc: Context. NGC 253 is one of only two starburst galaxies found to emit γ-rays from hundreds of MeV to multi-TeV energies. Accurate measurements of the very-high-energy (VHE; E > 100 GeV) and high-energy (HE; E > 60 MeV) spectra are crucial to study the underlying particle accelerators, probe the dominant emission mechanism(s) and to study cosmic-ray interaction and transport.Aims. The measurement of the VHE γ-ray emission of NGC 253 published in 2012 by H.E.S.S. was limited by large systematic uncertainties. Here, the most up to date measurement of the γ-ray spectrum of NGC 253 is investigated in both HE and VHE γ-rays. Assuming a hadronic origin of the γ-ray emission, the measurement uncertainties are propagated into the interpretation of the accelerated particle population.Methods. The data of H.E.S.S. observations are reanalysed using an updated calibration and analysis chain. The improved Fermi–LAT analysis employs more than 8 yr of data processed using pass 8. The cosmic-ray particle population is evaluated from the combined HE–VHE γ-ray spectrum using NAIMA in the optically thin case.Results. The VHE γ-ray energy spectrum is best fit by a power-law distribution with a flux normalisation of (1.34 ± 0.14stat ± 0.27sys) × 10−13 cm−2 s−1 TeV1 at 1 TeV – about 40% above, but compatible with the value obtained in Abramowski et al. (2012). The spectral index Γ = 2.39 ± 0.14stat ± 0.25sys is slightly softer than but consistent with the previous measurement within systematic errors. In the Fermi energy range an integral flux of F(E > 60 MeV) = (1.56 ± 0.28stat ± 0.15sys) × 10−8 cm−2 s−1 is obtained. At energies above ∼3 GeV the HE spectrum is consistent with a power-law ranging into the VHE part of the spectrum measured by H.E.S.S. with an overall spectral index Γ = 2.22 ± 0.06stat.Conclusions. Two scenarios for the starburst nucleus are tested, in which the gas in the starburst nucleus acts as either a thin or a thick target for hadronic cosmic rays accelerated by the individual sources in the nucleus. In these two models, the level to which NGC 253 acts as a calorimeter is estimated to a range of fcal = 0.1 to 1 while accounting for the measurement uncertainties. The presented spectrum is likely to remain the most accurate measurements until the Cherenkov Telescope Array (CTA) has collected a substantial set of data towards NGC 253.Key words: astroparticle physics / galaxies: starburst / gamma rays: galaxies⋆ Funded by EU FP7 Marie Curie, grant agreement No. PIEF-GA-2012-332350.⋆⋆ Corresponding authors: H.E.S.S. Collaboration, e-mail: contact.hess@hess-experiment.eu† Deceased.
Section de Meudon
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5, place Jules Janssen
92190 MEUDON CEDEX