Identification des sources énergétiques contribuant au chauffage du milieu interstellaire des galaxies extrêmement pauvres en métaux // Disentangling energetic sources contributing to the heating of the interstellar medium in extremely metal-poor galaxies

L'évolution des galaxies et la formation des étoiles sont contrôlées en grande partie par des processus physiques et chimiques directement reliés au milieu interstellaire (MIS). Le MIS est une composante essentielle des galaxies, à la fois sujet à de multiples mécanismes de chauffage – ionisation par photons UV, X ou par rayons cosmiques, effet photoélectrique sur les grains de poussière, ondes de choc, etc... – et à l'origine de nouvelles générations stellaires dans les nuages les plus froids.

Un débat intense s'est installé concernant la présence de trous noirs de masse stellaire super-Eddington ou de masse intermédiaire dans les galaxies de très faible métallicité. Les implications sont nombreuses car il s'agit de savoir si ces sources impactent le milieu interstellaire et l'histoire du taux de formation stellaire, et de confirmer la masse des trous noirs qui pourraient être à l'origine de trous noirs supermassifs par coalescence. Ces informations sont cruciales pour l'interprétation des spectres de galaxies à très grand z avec JWST.

Le milieu interstellaire regorge de signatures et il s'agira d'utiliser celles-ci pour identifier et contraindre divers processus physiques. Le travail de thèse reposera sur des travaux précédents qui se sont focalisés tour à tour sur la photoionisation par les étoiles massives, sur la photoionisation par les objets compacts et enfin sur l'ionisaton par les rayons cosmiques. Spécifiquement, il s'agira pendant la thèse d'explorer l'importance relative des chocs interstellaires en utilisant des traceurs spectroscopiques à diverses longueurs d'onde. Un intérêt particulier sera donné aux traceurs accessibles avec JWST et de potentiels futurs télescopes infrarouge.
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The evolution of galaxies and star formation are largely governed by physical and chemical processes directly related to the interstellar medium (ISM). The ISM is an essential component of galaxies, subject to multiple heating mechanisms—such as ionization by UV and X-ray photons or cosmic rays, photoelectric effect on dust grains, shock waves, and others—and is responsible for new stellar generations in the coldest clouds.

An intense debate has arisen regarding the presence of super-Eddington stellar-mass black holes or intermediate-mass black holes in galaxies with very low metallicity. The implications are significant, as it pertains to whether these sources influence the interstellar medium and the history of the star formation rate, as well as confirming the mass of black holes that could lead to supermassive black holes through coalescence. This information is crucial for interpreting the spectra of high-redshift galaxies using the James Webb Space Telescope (JWST).

The interstellar medium is rich in signatures that may be used to identify and constrain various heating mechanisms. The PhD project will build upon previous works that focused successively on photoionization by massive stars, photoionization by compact objects, and ionization by cosmic rays. Specifically, the proposed PhD project is expected to explore the relative importance of interstellar shocks using spectroscopic tracers across various wavelengths. Particular attention will be given to tracers accessible with JWST and potential future infrared telescopes.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Other public funding

ANR

Université Paris-Saclay GS Physique

127 Astronomie et Astrophysique d'Ile de France

Une formation de type Master 2 Astrophysique ou École d'ingénieur spécialisation physique est nécessaire. Les cas échéant, un cursus de physique fondamentale avec option astrophysique peut aussi convenir. Des bases de programmation informatique sont utiles pour l'aspect modélisation.
A physics-oriented cursus including astrophysics classes is expected and a Master 2 in astrophysics preferred. Programming skills are useful for the modelling aspect.