Laboratoire Univers et Théories

LUTH

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Université Paris Diderot, CNRS

Présentation

Le Laboratoire Univers et Théories (LUTH) est une unité mixte de recherche du CNRS, de l’Observatoire de Paris et de l’Université Paris Diderot. Le laboratoire regroupe plus de 80 personnes. Son activité de recherche concerne la théorie et la modélisation avancées des systèmes astrophysiques. Notre laboratoire met l’accent sur deux aspects de l’activité de recherche astrophysique : le calcul numérique intensif et la pluridisciplinarité.

La simulation numérique joue un rôle fondamental en astrophysique et a été à l’origine de progrès spectaculaires. Complément indispensable des approches purement observationnelles et théoriques, elle constitue une troisième voie de recherche dont la spécificité est l’utilisation heuristique de l’ordinateur.

La complexité des systèmes astrophysiques étudiés nécessite, une expertise sur des processus physiques multiples et sur de nombreuses méthodes en mathématiques, statistiques et numérique. Le LUTH est un lieu d’échange afin de permettre l’élaboration et le suivi de projets de modélisation ambitieux.

Les thématiques de recherches vont de la cosmologie, aux planètes extra solaires, en passant par l’étude des trous noirs et objets compacts, des phénomènes de hautes énergies, des phénomènes hydrodynamiques et de plasmas présents au sein des objets astrophysiques.

Le LUTH participe aux grands projets instrumentaux et observationnels de notre discipline tels que : ALMA, COROT, CTA, Euclid, Fermi, DEUS, GAIA, Herschel, Hess, Horizon, LMJ, Planck, TPF, XMIVI, etc.

Le LUTH participe à plusieurs expériences d’intérêt astrophysique comme l’étude des chocs radiatifs en utilisant les grands lasers comme le LULI.

L’enseignement et la formation par la recherche sont parmi les principaux objectifs du LUTH en participant à la formation des étudiants en astrophysique, en physique et en mathématiques tant au niveau du master d’astrophysique d’lle de France, que dans des cursus universitaires ou de grandes écoles.

Thèmes de recherche

Astrophysique Multi-Echelle (AME)

L’équipe AME a pour objectif principal la compréhension des échanges et des mélanges de matière dans l’Univers. Les recherches qui y sont menées vont de la physique fondamentale à l’expérimentation de laboratoire.

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.

[in2p3-00679463] A multiwavelength view of the flaring state of PKS 2155-304 in 2006

Date: 8 aoû 2020 - 04:37

Desc: Multiwavelength (MWL) observations of the blazar PKS 2155-304 during two weeks in July and August 2006, the period when two exceptional flares at very high energies (VHE, E>= 100 GeV) occurred, provide a detailed picture of the evolution of its emission. The complete data set from this campaign is presented, including observations in VHE gamma-rays (H.E.S.S.), X-rays (RXTE, CHANDRA, SWIFT XRT), optical (SWIFT UVOT, Bronberg, Watcher, ROTSE), and in the radio band (NRT, HartRAO, ATCA). Optical and radio light curves from 2004 to 2008 are compared to the available VHE data from this period, to put the 2006 campaign into the context of the long-term evolution of the source. The X-ray and VHE gamma-ray emission are correlated during the observed high state of the source, but show no direct connection with longer wavelengths. The long-term flux evolution in the optical and radio bands is found to be correlated and shows that the source reaches a high state at long wavelengths after the occurrence of the VHE flares. Spectral hardening is seen in the SWIFT XRT data. The nightly averaged high-energy spectra of the non-flaring nights can be reproduced by a stationary one-zone SSC model, with only small variations in the parameters. The spectral and flux evolution in the high-energy band during the night of the second VHE flare is modelled with multi-zone SSC models, which can provide relatively simple interpretations for the hour time-scale evolution of the high-energy emission, even for such a complex data set. For the first time in this type of source, a clear indication is found for a relation between high activity at high energies and a long-term increase in the low frequency fluxes.

[hal-02346218] Crust stratigraphy and heterogeneities of the first kilometers at the dichotomy boundary in western Elysium Planitia and implications for InSight lander

Date: 8 aoû 2020 - 04:37

Desc: [...]

[in2p3-01025854] Probing the gamma-ray emission from HESS J1834-087 using H.E.S.S. and Fermi LAT observations

Date: 8 aoû 2020 - 04:37

Desc: Previous observations with HESS have revealed the existence of an extended very-high-energy (VHE; E>100 GeV) gamma-ray source, HESS J1834-087, coincident with the SNR W41. The origin of the gamma-ray emission has been further investigated with HESS and the Fermi-LAT. The gamma-ray data provided by 61h (HESS) and 4 yrs (Fermi LAT) of observations cover over 5 decades in energy (1.8GeV - 30TeV). The morphology and spectrum of the TeV and GeV sources have been studied and multi-wavelength data have been used to investigate the origin of the observed emission. The TeV source can be modeled with a sum of two components: one point-like and one significantly extended (sig_TeV = 0.17{\deg}), both centered on SNR W41 and exhibiting spectra described by a power law of index 2.6. The GeV source detected with Fermi is extended (sig_GeV =0.15{\deg}) and morphologically matches the VHE emission. Its spectrum can be described by a power-law with index 2.15 and joins smoothly the one of the whole TeV source. A break appears in the spectra around 100 GeV. Two main scenarios are proposed to explain the emission: a pulsar wind nebula (PWN) or the interaction of SNR W41 with a molecular cloud. X-ray observations suggest the presence of a point-like source (pulsar candidate) near the center of the SNR and non-thermal X-ray diffuse emission which could arise from a potential PWN. The PWN scenario is supported by the match of of the TeV and GeV positions with the putative pulsar. However, the overall spectrum is reproduced by a 1-zone leptonic model only if an excess of low-energy electrons is injected by a high spin-down power pulsar. This low-energy component is not needed if the point-like TeV source is unrelated to the extended GeV and TeV sources. The interacting SNR scenario is supported by the spatial coincidence between the gamma-ray sources, the detection of OH maser lines and the hadronic modeling.

[hal-02058401] Equations of state for neutron stars and core-collapse supernovae

Date: 7 aoû 2020 - 11:45

Desc: Modelling compact stars is a complex task which depends on many ingredients, among others the properties of dense matter. In this contribution models for the equation of state (EoS) of dense matter will be discussed, relevant for the description of core-collapse supernovae, compact stars and compact star mergers. Such EoS models have to cover large ranges in baryon number density, temperature and isospin asymmetry. The characteristics of matter change dramatically within these ranges, from a mixture of nucleons, nuclei, and electrons to uniform, strongly interacting matter containing nucleons, and possibly other particles such as hyperons or quarks. Some implications for compact star astrophysics will be highlighted, too.