L’équipe PhAs comporte 8 chercheurs et enseignants-chercheurs permanents dont les thèmes de recherche s’étendent de l’échelle nanoscopique à l’échelle de la Galaxie.

Activités de recherche en physique théorique :

Elles concernent principalement la dynamique, la thermodynamique et le contrôle de systèmes quantiques ouverts (chaînes d’ions froids, réservoirs d’oscillateurs, réservoirs ou chaînes de spins…) avec des applications aux futures technologies quantiques (passage à grande échelle, cohérence de l’ordinateur quantique face à l’environnement…) ;

Activités de recherche en astrophysique :

Elles sont consacrées à la structure, la formation et l’évolution de la Voie lactée dans son ensemble, en étudiant en particulier deux composantes majeures de la Voie lactée, les étoiles et la matière interstellaire. La Galaxie est considérée du point de vue de ses populations stellaires et de sa dynamique dans un modèle dit Modèle de Besançon, basé sur des modèles d’évolution stellaire à l’état de l’art qui permettent de simuler la photométrie, les paramètres astrophysiques, cinématiques, astérosismiques, et les abondances des étoiles pour comparer avec des données observationnelles de grands relevés. Le modèle de Besançon est reconnu internationalement et utilisé comme simulateur dans de nombreux projets, dont la mission spatiale Gaia. Les préoccupations majeures de l’équipe concernent la dynamique et l’archéologie galactique, notamment les scénarios de formation et d’évolution, l’histoire passée du taux de formation stellaire dans le disque et la fonction de masse initiale. Nous étudions en particulier les étoiles de petites masses et les naines brunes, étoiles moins bien connues mais très nombreuses, pour lesquelles de nouvelles observations sont nécessaires afin de mieux caractériser leurs propriétés et contraindre les modèles. Nous participons au recensement de ces astres, notamment avec Gaia, et nous réalisons des observations de suivi spectroscopique de ces objets sur les très grands télescopes de l’Observatoire Européen Austral (ESO).  En ce qui concerne la matière interstellaire, nous réalisons des cartes d’extinction 3D dans le disque galactique, utiles pour comprendre la distribution de la matière interstellaire à grande échelle dans la Voie lactée, et pour simuler plus précisément les propriétés observées des étoiles dans le modèle de la Galaxie de Besançon. Nous nous intéressons également à l’évolution de la matière interstellaire en lien avec la formation stellaire, à l’échelle d’un complexe moléculaire (dizaines de parsecs) et de ses sous-structures (filaments, crêtes, points convergents, grumeaux, coeurs denses). Ces aspects s’appuient sur les processus d’absorption et d’émission dans le gaz et la poussière, notamment dans les domaines infrarouge lointain (par exemple avec Herschel) et (submillimétrique (notamment avec le télescope de 30 m de l’IRAM ou celui de 14 m du TRAO), afin d’éclairer l’impact de l’environnement sur les processus de formation stellaire.

Des travaux aux interfaces de l’astrophysique et de la physique théorique sont également développés concernant la dynamique orbitale d’un satellite autour de petits corps irréguliers tels que les astéroïdes et noyaux cométaires bilobés, la capture chaotique et l’éjection de matière noire par le système solaire et les systèmes binaires, et l’étude de la décohérence quantique au voisinage des trous noirs.