COMBES FRANÇOISE (1952- )

Astrophysicienne française, Françoise Combes est spécialiste de la dynamique des galaxies. Membre de l’Académie des sciences depuis 2004, professeure au Collège de France et chercheuse à l’Observatoire de Paris, elle a reçu, le 10 septembre 2020, la médaille d’or du CNRS – après avoir reçu celle d’argent en 2001 – pour ses travaux, à la fois théoriques et observationnels, concernant la formation et l’évolution des galaxies, ainsi que les questions cosmologiques associées et liées à la matière noire.

Comprendre l’évolution des galaxies dans leur diversité

Née le 12 août 1952 à Montpellier, Françoise Combes étudie la physique à l’École normale supérieure (ENS Sèvres) de 1971 à 1975 et obtient l’agrégation. Sous la direction d’Evry Schatzman et de Roland Omnès, elle s’oriente vers l’astrophysique pour étudier des modèles d’univers qui pourraient contenir autant de matière que d’antimatière. Cette voie doit être abandonnée car l’intense rayonnement gamma qui devrait être alors observé ne l’est pas. Françoise Combes rejoint alors le laboratoire de radioastronomie millimétrique, créé en 1975 par Pierre Encrenaz à l’ENS, et se consacre désormais à l’étude des galaxies, objet de son doctorat d’État qu’elle soutient en 1980. Maître-assistante puis sous-directrice du laboratoire de physique de l’ENS, elle est nommée en 1989 astronome à l’Observatoire de Paris, où elle poursuit sa carrière. Celle-ci est couronnée en 2014 par son élection au Collège de France, dont elle occupe la chaire d’astrophysique.

Ses découvertes et contributions s’organisent autour de trois thèmes majeurs : la dynamique des galaxies, l’observation des gaz qu’elles contiennent sous forme moléculaire, la cosmologie sous l’angle de cette abondante matière de nature inconnue, appelée matière noire.

La traditionnelle classification des galaxies (spirales, elliptiques, irrégulières, etc.), construite d’après leur type morphologique, date des années 1930 et est due à l’astronome américain Edwin Hubble. Les travaux majeurs de Françoise Combes ont établi un fondement théorique solide à ce classement par l’étude de la dynamique d’une galaxie sous l’effet des forces gravitationnelles dues à la matière (gaz et étoiles) qu’elle contient. Elle a élaboré des simulations numériques, capables de représenter des milliards d’années d’évolution. Ces travaux ont expliqué l’existence des barres observées près du cœur galactique et leur rôle moteur par les interactions gravitationnelles qui, lors de l’évolution séculaire d’une galaxie, permettent un transfert de mouvement de rotation (moment angulaire) depuis le cœur vers l’extérieur. Utilisant des observations de centaines de galaxies dans l’infrarouge, rayonnement auquel les poussières galactiques sont transparentes, elle a pu valider la pertinence de ces simulations, puisqu’elles représentaient correctement les différentes étapes d’évolution observées. En utilisant la résolution angulaire élevée que fournissent l’interféromètre submillimétrique ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) et les grands télescopes optiques équipés d’optique adaptative dans l’infrarouge, elle a renforcé ses conclusions par des observations obtenues au plus près du cœur des galaxies, en particulier de celles qui contiennent un trou noir supermassif (galaxies dites AGN pour active galactic nucleus).

Un second moteur de l’évolution des galaxies, qui complète le précédent où agissent les forces gravitationnelles internes à une galaxie, résulte de collisions entre galaxies. L’interaction dite de marée, due aux forces gravitationnelles lors d’une telle collision, agit sur les gaz, ce qui conduit éventuellement à la fusion de deux galaxies par friction. Des événements rapides de production de nouvelles étoiles (flambées[...]