Après avoir travaillé à l'École normale supérieure de 1975 à 1989, elle est astronome à l'Observatoire de Paris de 1989 à 2014. En parallèle, elle fait partie de plusieurs conseils d'institutions et de programmes scientifiques. Titulaire de nombreux prix et décorations honorifiques, elle est membre de l'Académie des sciences depuis 2004.
En parallèle de ses recherches, elle est membre de plusieurs conseils d'institutions et de programmes scientifiques : le Conseil national des astronomes et physiciens (CNAP) à partir de 1989, le Conseil scientifique en astronomie (CSA) de 1999 à 2006, le conseil du Programme physique et chimie du milieu interstellaire (PCMI) de 2000 à 2004, le conseil de la Société française d'astronomie et d'astrophysique (SF2A) de 2000 à 2008, le Conseil scientifique - Sciences de l'univers du CNRS de 2001 à 2006, et le conseil du Programme national de cosmologie de 2002 à 2006. De plus, elle en préside plusieurs autres : le Programme national galaxies (PNG) du CNRS de 2001 à 2008, la Société française d'astronomie et d'astrophysique (SF2A) de 2002 à 2004, le Comité national français d'astronomie (CNFA) de 2005 à 2007, et le Comité français des unions scientifiques internationales (Cofusi) de 2009 à 2015[4],[5],[6].
En 2014, elle est nommée professeur titulaire de la nouvelle chaire « Galaxies et cosmologie » au Collège de France. C'est la première fois qu'une femme décroche une chaire d'astrophysique dans cette institution. Elle donne sa leçon inaugurale le sur le thème de la matière noire[4],[9].
Le , elle reçoit la médaille d'or du CNRS, pour ses travaux qui ont mis en lumière l'évolution des structures essentielles de l'Univers[10].
Les travaux de Françoise Combes portent essentiellement sur la physique galactique, c'est-à-dire sur la formation, l'évolution et la composition des galaxies dans un contexte cosmologique[12]. Ses recherches s'appuient à la fois sur des observations (astronomie d'observation) et sur des simulations numériques théoriques (astrophysique théorique), et concernent aussi bien les galaxies les plus proches que les plus éloignées de nous. Elle étudie la dynamique des galaxies, leur structure spirale ou barrée, et leurs interactions. Mais elle étudie aussi la composition de leur milieu interstellaire et y a découvert de nombreuses molécules. Avec Tommy Wiklind, elle a découvert les premiers systèmes d'absorptions moléculaires dans l'univers lointain, permettant de déterminer la température du fond cosmologique et la variation des constantes de la physique avec l'âge de l'univers[5].
Elle s'intéresse également à la matière noire qui constitue plus de 80 % de toute la matière dans l'univers. Elle étudie différents modèles de matière noire, mais aussi l'une des alternatives qu'est la gravité modifiée (théorie MOND). Avec Daniel Pfenniger, elle développe un modèle de structure fractale de la matière noire baryonique encore inconnue sous forme de gaz moléculaire froid. Cette structure fractale expliquerait la stabilité des nuages de gaz et la non-formation d'étoiles[5].
Publications et ouvrages
Françoise Combes est l'autrice de nombreuses publications scientifiques et de plusieurs livres. Elle a également participé à quelques ouvrages collectifs tels que Astronomie (Larousse, 1979), La Grande Encyclopédie (Larousse, 1980), Le Dictionnaire des Sciences (Hachette, 1990), Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics (Institute of Physics, 2000), Demain la Physique (Odile Jacob, 2009) et Le Ciel à découvert (CNRS Éditions, 2010)[6].
Mystères de la formation des galaxies : vers une nouvelle physique ?, Paris, Dunod, coll. « UniverSciences », , 208 p. (ISBN978-2-10-049529-0, BNF41241672).
