Laboratoire Univers et Théories
Présentation
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.
Thèmes de recherche
Phénomènes aux Hautes Energies (Equipe PHE)
L’équipe PHE se consacre à l’étude des sources astrophysiques aux hautes énergies et de la physique des milieux moléculaires hors équilibre thermodynamique.
Relativité et Objets Compacts (Equipe ROC)
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.
Cosmologie : structures et origines (Equipe COS)
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.
[hal-03646174] The dusty, albeit ultraviolet bright, infancy of galaxies
Date: 22 Mayo 2022 - 19:22
Desc: The largest galaxies acquire their mass early on, when the Universe is still youthful. Cold streams violently feed these young galaxies a vast amount of fresh gas, resulting in very efficient star formation. Using a well resolved hydrodynamical simulation of galaxy formation, we demonstrate that these mammoth galaxies are already in place a couple of billion years after the big bang. Contrary to local star-forming galaxies, where dust re-emits a large part of the stellar ultraviolet (UV) light at infrared and sub-millimetre wavelengths, our self-consistent modelling of dust extinction predicts that a substantial fraction of UV photons should escape from primordial galaxies. Such a model allows us to compute reliably the number of high-redshift objects as a function of luminosity, and yields galaxies whose UV luminosities closely match those measured in the deepest observational surveys available. This agreement is remarkably good considering our admittedly still simple modelling of the interstellar medium physics. The luminosity functions of virtual UV luminous galaxies coincide with the existing data over the whole redshift range from 4 to 7, provided cosmological parameters are set to their currently favoured values. Despite their considerable emission at short wavelengths, we anticipate that the counterparts of the brightest UV galaxies will be detected by future sub-millimetre facilities like ALMA.
[hal-02046389] Vegetation history of chernozems in the Czech Republic (first results)
Date: 21 Mayo 2022 - 04:41
Desc: Vegetation history of chernozems in the Czech Republic (first results)
[hal-03672655] Evolving black hole with scalar field accretion
Date: 21 Mayo 2022 - 04:15
Desc: We obtain approximate analytical solutions of the Einstein equations close to the trapping horizon for a dynamical spherically symmetric black hole in the presence of a minimally coupled self-interacting scalar field. This is made possible by a new parametrization of the metric, in which the displacement from the horizon as well as its expansion rate feature explicitly. Our results are valid in a neighbourhood of the horizon and hold for any scalar field potential and spacetime asymptotics. An exact equation for the accretion rate is also obtained, which generalizes the standard Bondi formula. We also develop a dynamical system approach to study near-equilibrium black holes; using this formalism, we focus on a simple model to show that the near-equilibrium dynamics is characterised by scaling relations among dynamical variables. Moreover, we show that solutions with purely ingoing energy-momentum flux never reach equilibrium.
[hal-03609770] One pulsar, two white dwarfs, and a planet confirming the strong equivalence principle
Date: 21 Mayo 2022 - 04:15
Desc: The strong equivalence principle is a cornerstone of general relativity, tested with exquisite accuracy in the Solar system. However, tests in the strong-field regime require a compact object. Currently, PSR J0337+1715 is the unique millisecond pulsar found in a triple stellar system, orbiting two white dwarfs within an area comparable to the orbit of the Earth. This configuration offers the opportunity for a dramatic improvement over previous tests, provided that accurate and regular timing of the pulsar can be achieved. This also requires the development of a new timing model solving numerically the relativistic three-body problem with great accuracy. We report on the analysis of the high-quality dataset gathered on PSR J0337+1715 by the Nançay radiotelescope over the past 8 years. In particular, I will show how we could obtain the most stringent limit to-date on a potential violation of the strong equivalent principle in the strong field regime. I will also introduce preliminary resuts showing that the presence of a small planet in the system may explain a tiny residual signal so far unaccounted for, which if confirmed would make this system exceptionally rich.
[hal-01686223] French SKA White Book - The French Community towards the Square Kilometre Array
Date: 20 Mayo 2022 - 10:06
Desc: The "Square Kilometre Array" (SKA) is a large international radio telescope project characterised, as suggested by its name, by a total collecting area of approximately one square kilometre, and consisting of several interferometric arrays to observe at metric and centimetric wavelengths. The deployment of the SKA will take place in two sites, in South Africa and Australia, and in two successive phases. From its Phase 1, the SKA will be one of the most formidable scientific machines ever deployed by mankind, and by far the most impressive in terms of data throughput and required computing power. With the participation of almost 200 authors from forty research institutes and six private companies, the publication of this French SKA white paper illustrates the strong involvement in the SKA project of the French astronomical community and of a rapidly growing number of major scientific and technological players in the fields of Big Data, high performance computing, energy production and storage, as well as system integration.
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5, place Jules Janssen
92190 MEUDON CEDEX
