Florent Renaud

Biographie

Florent Renaud est astrophysicien à l'université de Lund (Suède) et rejoindra fin 2023 l’Observatoire astronomique de Strasbourg (ObAS) - UMR 7560 - en tant que directeur de recherche et où il sera accueilli par le Dr. Benoît Famaey.

Son travail se focalise sur la formation des galaxies, notamment les différentes phases de l'évolution galactique depuis le Big Bang, à travers l'étude des populations stellaires. Il conçoit et réalise de grandes simulations cosmologiques et de galaxies, qu'il utilise par la suite pour aider à l'interprétation des données observationnelles dans toutes les longueurs d'onde.

Né en Vendée, dans l’ouest de la France, Florent Renaud arrive pour la première fois à Strasbourg en 2004 pour intégrer une école d'ingénieurs, mais réalise rapidement qu'il est plus intéressé par les sciences fondamentales, en particulier l'astronomie. Il suit les cours du master d'astronomie dispensés à l'Observatoire astronomique, en parallèle des cours d'ingénierie.

Après un stage de 6 mois effectué à la NASA à Caltech (États-Unis), il obtient son diplôme d'ingénieur et son master d'astrophysique en 2007. Il termine alors sa thèse de doctorat en 2010 en cotutelle entre les universités de Vienne (Autriche) et de Strasbourg. Pendant son premier post-doctorat à Saclay (France), il se familiarise avec le calcul hautes performances et l'hydrodynamique astrophysique. Il élargit ses connaissances à l’université du Surrey (Royaume-Uni) en explorant la dynamique stellaire, avant de rejoindre la Suède en 2017, où il combine ces connaissances dans ses travaux actuels. En 2020, il devient directeur du programme de master en astrophysique de l'université de Lund, avec le but d'offrir aux nouvelles générations la même expérience exaltante dont il a bénéficié en tant qu'étudiant.

Florent Renaud adore voyager autour du monde pour parler d'astronomie dans des séminaires et conférences. Il apporte toujours son appareil photo, prêt pour sa prochaine aventure au fond d'un canyon, au sommet d'un volcan ou d'un glacier, ou encore en admirant les aurores boréales.

Fellowship 2023

Dates - 01/09/2023-31/12/2024

Résumé du projet

DÉCODER LA MATIÈRE NOIRE GRÂCE AUX COURANTS STELLAIRES DE LA VOIE LACTÉE

La matière noire est le constituant le plus abondant de l'Univers, et un ingrédient crucial de l'assemblage des galaxies. Cependant, sa nature reste inconnue. Toutes les tentatives passées pour détecter des particules de matière noire n'ont pu qu'éliminer des hypothèses sans jamais atteindre de conclusion positive. Dans ce contexte, des théories alternatives sont apparues, remplaçant la matière noire par une modification des équations de la gravitation ayant le même effet. Néanmoins, ces idées rencontrent également des difficultés à établir un paradigme cohérent et compatible avec les observations. Cette situation tenace appelle de nouvelles contraintes astrophysiques sur la nature de la matière noire.

Une difficulté majeure dans ce domaine est que la matière noire réside dans les halos galactiques, qui sont presque entièrement dénués de sources lumineuses, à l'exception des courants d'étoiles. Ces courants sont les longues queues constituées d'étoiles s'échappant des amas stellaires qui gravitent autour de notre galaxie. Leur forme, longueur et structure sont très sensibles à la distribution de matière noire dans leur voisinage. Étudier leur formation, et ce qui leur donne leur forme, apporte des informations inédites sur les propriétés fondamentales des halos, comme leur forme, leur profil de masse et leur granularité. Ces aspects constituent d'importantes contraintes sur la nature de la matière noire, et sur les propriétés des théories alternatives de gravitation. Cependant, ce problème est hautement dégénéré : les structures le long des courants peuvent tout aussi bien être créées par la matière noire, ou par des variations dans l'évolution interne des progéniteurs. Mesurer cela avec précision impose que les simulations de courants capturent à la fois la dynamique interne des amas et le contexte galactique dans lequel ils évoluent. Ceci représente une énorme gamme d'échelles à traiter simultanément, ce qui ne peut être effectué avec les méthodes numériques conventionnelles en raison de leur coût de calcul trop élevé.

L'objectif de ce projet consiste à développer une méthode innovante pour modéliser les amas stellaires et leurs courants à haute précision, et beaucoup plus rapidement qu’avec les outils existants. Ceci deviendra possible en réduisant l'intégration de la dynamique interne des amas à une poignée d'équations différentielles. Avec des facteurs d'accélération de l'ordre de plusieurs dizaines de millions par rapport aux méthodes actuelles, il sera alors possible de réaliser un très grand nombre de simulations, et donc d'explorer en profondeur l'espace des paramètres afin d'établir quelles configurations correspondent le mieux aux observations. Nous apprendrons alors quelles propriétés de la matière noire sont compatibles ou non avec les observations de la Voie Lactée, telles que menée par l’équipe de renom international de l’Observatoire astronomique de Strasbourg.