Astrophysique, Étoiles, Formation, Rétroaction, Cisaillement, Turbulence, Milieu interstellaire, Simulation

L'astrophysique est un mélange complexe de nombreux domaines de la physique, mêlant l'infiniment grand (comme la relativité générale), l'infiniment petit (comme la physique des particules), et les échelles intermédiaires (comme l'électromagnétisme et la thermodynamique). Aujourd'hui, la formation stellaire n'est toujours que partiellement comprise. En effet, de nombreux phénomènes physiques interagissent sur une large gamme d'échelles : ils s'étendent sur de nombreux ordres de grandeur de longueurs et de densités. Le milieu interstellaire, dans lequel les étoiles se forment, peut être modélisé comme un fluide turbulent en interaction avec un champ magnétique, soumis à la gravité et au rayonnement, et dans lequel de nombreuses réactions chimiques ont lieu. La compréhension de la formation des étoiles est une étape nécessaire, car elle est étroitement liée à la dynamique de la galaxie : elles alimentent la turbulence du milieu interstellaire, contribuent à la formation des grandes structures... Il est déjà établi que la rétroaction des étoiles (notamment les supernovae, mais également les régions HII), le champ magnétique et la turbulence ont un effet très fort sur la structure du milieu interstellaire et régulent la formation stellaire, mais ils restent néanmoins insuffisants pour expliquer les taux de formation d'étoiles obtenus à partir de diverses observations de galaxies plus ou moins lointaines et plus ou moins denses. L'objectif de cette thèse est d'étudier numériquement la formation des étoiles au sein du milieu interstellaire, à l'échelle du kiloparsec, afin de mesurer l'impact d'autres phénomènes physiques ou mécaniques tels que la rotation différentielle des galaxies et la turbulence induite par les instabilités à grande échelle. L'implantation numérique de la rotation différentielle est réalisée par le biais d'une shearing box, que nous détaillerons par la suite. Des simulations et des résultats seront ensuite présentés sur la formation des étoiles et la structure du milieu interstellaire. Ce cisaillement galactique permet en effet de réguler la formation stellaire, mais de manière insuffisante pour les galaxies à haute densité. Un autre phénomène physique est ensuite étudié, l'instabilité gravitationnelle des structures à grandes échelles, qui agit comme une source d'énergie pour la turbulence. Cette source d'énergie est implémentée numériquement par un forc¿age turbulent sur notre portion de milieu interstellaire. Cependant, il semble que le rôle de ce forc¿age soit marginal dans la régulation de la formation des étoiles. Enfin, sont présentées des simulations à plus haute densité de colonne, obtenues en augmentant directement la densité volumique ou en faisant varier l'épaisseur du disque galactique. La première méthode donne lieu à des taux de formation stellaires largement supérieurs à ceux observés. Au contraire, ceux issus de galaxies plus épaisses, bien que toujours légèrement trop importants, sont bien plus cohérents et conformes aux observations.