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Astrophysique de laboratoire

L'astrophysique de laboratoire est l'étude de phénomènes astrophysiques à l'aide de moyens d'essais du laboratoire. Longtemps confinée aux études de spectroscopie pour l'identification du rayonnement de nuages interstellaires, ce domaine est en plein développement depuis la mise à disposition de machines destinées à produire des plasmas denses : lasers haute puissance ou Z-pinch.

Chimie, spectroscopie atomique et moléculaire, émission et absorption de poussières

La connaissance du milieu interstellaire froid et dilué passe par la connaissance des espèces chimiques présentes, identifiables par leur spectre, identifiable au laboratoire. Leur évolution est liées aux réactions chimiques. Celles-ci peuvent être reproduites en utilisant des jets moléculaires[1] - [2].

Moyens d'essais pour plasmas denses

Les plasmas denses ou plasmas à haute densité d'énergie sont créés par divers types de machines[3] :

Applications

Représentativité des essais

Les essais sont classés en diverses catégories correspondantes à la proximité de l'expérience avec la réalité[10] :

  • invariance exacte oĂą l'on reproduit fidèlement la rĂ©alitĂ©,
  • similaritĂ© totale ou partielle lorsque l'on sait trouver des lois de similitude,
  • ressemblance lorsque l'expĂ©rience restitue le phĂ©nomène physique que l'on souhaite Ă©tudier, mĂŞme imparfaitement. Le passage de l'expĂ©rience Ă  la rĂ©alitĂ© observationnelle est fondĂ©e sur la simulation numĂ©rique.

Chocs radiatifs, jets

Les jets sont des phénomènes courants dans les processus d’accrétion et éjection de matière dans différents objets astrophysiques, notamment les étoiles jeunes. Ils s'accompagnent de processus magnétohydrodynamiques complexes qui peuvent faire l'objet d'expériences simples pour leur compréhension[11] - [10].

Opacités

Une cible comprimée de manière quasi-isentropique permet de mesurer l'opacité de plasmas représentatifs de l'intérieur d'étoiles[11].

Planétologie

Les intérieurs de planètes sont soumis à des pressions pouvant atteindre plusieurs dizaines de mégabars avec des températures relativement modestes, quelques milliers de kelvins. Ceci excède les possibilités des cellules à enclumes de diamant mais peut être obtenu par compression laser quasi-isentropique. Ces expériences sont utilisées pour l'obtention d'une équation d'état.

Références

  1. François Lique, « L'univers moléculaire, observations et modélisations en laboratoire », L'Astronomie, vol. 129,‎ , p. 23-27 (lire en ligne)
  2. (en) Muñoz Caro et Rafael Escribano (Eds), Laboratory Astrophysics, Cham, Springer International Publishing, , 237 p. (ISBN 978-3-319-90019-3)
  3. (en) George A. Kyrala (Ed), High Energy Density Laboratory Astrophysics (Astrophysics and Space Science), Springer, , 401 p. (ISBN 1-4020-3483-0, lire en ligne)
  4. (en) « About OMEGA EP », sur Laboratory for Laser Energetics
  5. (en) « Vulcan », sur Central Laser Facility
  6. « LULI2000 », sur LULI
  7. (en) « Z Pulsed Power Facility », sur Laboratoires Sandia
  8. (en) « The MAGPIE pulsed-power generator: dense Z-pinch and laboratory astrophysics research », sur Imperial College London
  9. (en) Frédéric Zucchini, Camille Chauvin, Thierry d’Almeida, Francis Lassalle, Alain Morell et Arnaud Loyen, « Dynamical compression studies at CEA Gramat on going experimental and numerical work »,
  10. Alexandra Dizière, Astrophysique de laboratoire avec les lasers de haute énergie et de haute puissance : des chocs radiatifs aux jets d’étoiles jeunes, Thèse de l'école polytechnique, (lire en ligne)
  11. « Plasmas stellaires et astrophysique de laboratoire », sur Observatoire de Paris

Voir aussi

Lien externe

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