Françoise Combes

Ses activités de recherche sont consacrées à la formation et l’évolution des galaxies, dans un contexte cosmologique. Cela inclut d’abord la dynamique des galaxies, leur structure spirale ou barrée, les interactions entre galaxies, étudiées à la fois par les observations à diverses longueurs d’onde et par des simulations numériques. Mais aussi l’étude du milieu interstellaire des galaxies, en particulier le gaz moléculaire qui donne naissance aux étoiles, que ce soit dans les galaxies très proches de nous comme Andromède, ou les galaxies aux confins de l’Univers, il y a 13 milliards d’années.

Un des problèmes majeurs dans la formation des galaxies, est la nature de la matière noire qui constitue plus de 80 % de toute la matière dans l’Univers. Françoise Combes s’intéresse à plusieurs modèles différents de matière noire, mais aussi à l'une des alternatives qu’est la gravité modifiée. Elle a aussi développé un modèle pour rendre compte de la matière noire baryonique encore inconnue, sous forme de gaz moléculaire froid.

Parmi les phénomènes dynamiques expliqués par ses travaux, citons la formation des bulbes et des barres dans les galaxies spirales, et les rôles respectifs de l’évolution séculaire, par rapport à la formation hiérarchique des fusions de galaxies. Ses simulations numériques ont décrit en détail le cycle des barres qui concentrent le gaz interstellaire, produisent des flambées de formation d’étoiles, alimentent le trou noir central, et ainsi s'auto-détruisent. Toutes les étapes du cycle peuvent être mises en évidence, grâce aux résonances des mouvements stellaires avec ceux de la barre : des anneaux de formation d’étoiles indiquent le lieu des résonances, ce qui permet de déterminer la vitesse des barres. Une fois alimentés, les trous noirs deviennent noyaux actifs et produisent des jets de matière, et des flots moléculaires. Ses travaux sur l'interaction entre galaxies ont mis en évidence la formation de coquilles d’étoiles, les gauchissements des plans et la formation des anneaux polaires.

Françoise Combes a découvert de nombreuses molécules dans le milieu interstellaire, et fait des recherches notamment de la glycine, de l'oxygène moléculaire ou de l'eau dans les galaxies très éloignées, remontant près du big bang. Elle a découvert, avec Tommy Wiklind, les premiers systèmes d'absorptions moléculaires dans l'Univers lointain, permettant de déterminer la température du fond cosmologique, ainsi que la variation des constantes de la physique avec l'âge de l'Univers. En collaboration avec Daniel Pfenniger, Françoise Combes a construit un modèle de structure fractale hiérarchisée de la matière noire baryonique sous forme de gaz froid, structure fractale ayant pour origine l'auto-gravité des nuages eux-mêmes et permettant d'expliquer la stabilité du gaz et la non-formation d'étoiles.

Principales distinctions