Les sujets de thèses

12 sujets IRFU/Sap

Dernière mise à jour : 17-12-2017


• Astrophysique

• Physique des particules

 

JWST: from data analysis software and techniques to the quest for hidden mergers in high redshift galaxies

SL-DRF-18-0255

Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique (SAp)

Laboratoire de Cosmologie et d'Evolution des Galaxies (LCEG)

Saclay

Contact :

Emanuele DADDI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Emanuele DADDI

CEA - DRF/IRFU/SAp

Directeur de thèse :

Emanuele DADDI

CEA - DRF/IRFU/SAp

WST will be launched early in 2019, with an important participation from ESA, CNES and CEA for the mid-infrared instrument MIRI. JWST capabilities are revolutionary, compared to the existing state of the art, in terms of resolution and sensitivity over the 1- 30’m wavelength range, where stars and (warm) dust emit their light from galaxies at high redshift. For the first time JWST will provide spatially resolved photometry up to the mid-IR (at least 10’m, with NIRCAM and MIRI) with sub-arcsec resolution. The competitive exploitation of the data for scientific endeavors will require the mastering of the data, deeply understanding the reduction, treatment and developing tools to foster the analysis. I propose a PhD thesis in Saclay as a collaborative effort between experts from 'MICE, the Centre of Expertise for MIRI', developed at CEA/Irfu/DAp, and with researchers in galaxy formation and evolution. The student will be responsible for developing new high level software for the analysis of resolved imaging data from MIRI and NIRCAM, modeling and understand the resolution, 'pixelization' and PSF convolution effects. This will include high-level software to create spatially resolved maps of physical parameters (stellar mass, dust attenuation, stellar age, star formation rate) and pixel-by-pixel spectral energy distributions. The student will work on testing and improving the existing MIRI simulator, adapting it to the case of resolved observations of distant galaxies. The results of the efforts will be shared with several of the CEA Saclay groups in the spirit of fostering our expertise and efficiency in the early use of the groundbreaking JWST data. This work will be based on data from our recently approved Early Release Science (ERS) project observing with a suite of JWST instruments (NIRCAM, NIRSPEC, and MIRI) on well-studied cosmological fields. This ERS project is lead by S. Finkelstein at the University of Texas and includes E. Daddi and D. Elbaz from CEA-Saclay among the international teams of proposers. These observations will be among the first delivered by JWST, in parallel with those from GTO teams.

The student will ultimately use the Early Release Science data on cosmological fields to search for ongoing hidden merger events and AGN components resolved inside galaxies, by distinguishing them from the whole galaxy (e.g., nuclear events, or similar). These are lower luminosities and therefore much more frequent events, which affect only a subset of the galaxy, while the rest behaves as a normal disk, similar to M82 that could be a local proto-type of this situation. This research is based on recent discoveries from our team at the peak of galaxy formation z=1-4, including ALMA high resolution observations of distant star forming galaxies showing compact dust embedded cores (Cibinel, Daddi, Bournaud et al 2017), near-IR rest frame line spectroscopy of distant starbursts showing optically thick cores with growing AGNs (Calabro, Daddi et al in preparation), and other ongoing works. Eventually this research will lead to the first realistic estimate of the impact of mergers on star formation in the distant Universe, a widely discussed and hot topic. Also, we could shed new lights on the issues of black hole growth duty cycle and the role of feedback in terminating star formation at high redshifts.

échelles non-linéaires afin d’étudier la nature de l’énergie noire

SL-DRF-18-0436

Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique (SAp)

Laboratoire CosmoStat (LCS)

Saclay

Contact :

Valeria Pettorino

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-04-2018

Contact :

Valeria Pettorino

CEA - DRF/IRFU/SAp/LCS

Directeur de thèse :

Valeria Pettorino

CEA - DRF/IRFU/SAp/LCS

Page perso : http://www.cosmostat.org/people/valeria-pettorino

Labo : http://www.cosmostat.org/

La nature de l’énergie noire (Dark Energy, DE), responsable de l’accélération de l’expansion de

l’Univers, est l’un des plus grands défis actuels de la cosmologie. S’agit-il d’une constante, d’un

fluide ou encore d’un indice que la théorie de la Relativité Générale d’Einstein doit être modifiée

(Modified Gravity, MG) à très grande échelle’ Pour résoudre ce problème fondamental, la

communauté scientifique a lancé de nombreux projets observationnels, et une grande quantité de

données, provenant de différentes sondes, sera bientôt disponible.

Le PhD engagé dans le cadre de ce projet sera à l’interface entre la théorie et les observations, afin

d’obtenir le meilleur retour scientifique sur ces investissements effectués, en particulier par

l’Europe et la France.

Ce projet a pour objectifs: i) le développement d’un module qui permet d’inclure des échelles

non-linéaires, jusqu’à présent exclues des analyses en MG ii) comparer les nouvelles données

disponibles à des approches théoriques générales afin d’étudier la nature de la DE et de la MG iii)

combiner différentes sondes afin de d’idendifier, de contraindre ou d’exclure des classes de

modèles cosmologiques. Cela permettra de combiner les données de différentes sondes afin de

détecter, contraindre et exclure des classes entières de modèles. Enfin, cela permettra

éventuellement de confirmer ou infirmer la théorie d’Einstein, menant ainsi vers de nouvelles

pistes en physique fondamentale.

Analyse cosmologique du survey d’amas de galaxies XXL

SL-DRF-18-0565

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique (SAp)

Laboratoire de Cosmologie et d'Evolution des Galaxies (LCEG)

Saclay

Contact :

Marguerite PIERRE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2018

Contact :

Marguerite PIERRE

CEA - DRF/IRFU/SAp/LCEG

0169083492

Directeur de thèse :

Marguerite PIERRE

CEA - DRF/IRFU/SAp/LCEG

0169083492

Page perso : htt://irfu.cea.fr/xxl

Labo : http://irfu.cea.fr/Sap/

Les amas de galaxies sont - avec les supernovae, le CMB et les oscillations baryoniques - une sonde majeure pour tester les différents modèles cosmologiques. Les comptages d’amas et leur distribution spatiale dans des grands volumes d’univers sont très sensibles à l’équation d’état de l’énergie noire car celle-ci influe sur le volume (effet géométrique) et le facteur de croissance des perturbations de matière (effet gravitationnel). Il existe actuellement une dissension inexpliquée entre les contraintes cosmologiques tirées du CMB et celles provenant des amas des galaxies.

La thèse se situe dans le cadre du projet XXL qui est le plus grand survey extragalactique réalisé par XMM (50 deg2), l’observatoire de l'ESA opérant dans le domaine des rayons X. Le but ultime du projet est de contraindre l’équation d’état de l’énergie noire à l’aide des quelque 500 amas de galaxies nouvellement découverts dans le survey. En plus de la bande X, il existe des observations dans de nombreuses longueurs d’onde (infra-rouge, optique, millimétrique, radio) ainsi que des simulations numériques à haute résolution. Les observations XMM ont été effectuées de 2011 à 2013 et une première série de 14 articles concernant des échantillons restreints et brillants est sortie en 2016.

Le sujet de thèse est particulièrement d’actualité, puisque les comptages d’amas provenant de deux surveys indépendants, qui impliquent des méthodes de détection et domaines de masse très différents (Planck S-Z 2015 article XXIV ; XXL 2016 article II), apparaissent incompatibles avec les paramètres cosmologiques du CMB. La thèse se situe dans la dernière phase du projet en proposant une étude détaillée des facteurs affectant la modélisation cosmologique des résultats. Ceci concerne en particulier l’évolution des propriétés physiques des amas qui influent sur leur détection ainsi que la mesure de leurs masses. Il faudra inclure ces facteurs dans l’analyse cosmologique finale qui étendra les résultats présents sur 100 amas à l’échantillon complet de ~ 500 amas.



Moyens à mettre en œuvre durant la thèse :

Modèles cosmologiques et d’évolution des amas ; chaine de traitement d’image X ; observations multi-longueurs d’onde d’amas de galaxies ; résultats de simulations numériques.

Logiciel d’analyse cosmologique original développé à Saclay, qui repose exclusivement sur la modélisation des paramètres observables en X.

Tout est disponible ; l’étudiant devra devenir rapidement opérationnel en ces domaines.

Cadre de travail :

Consortium international de regroupant une centaine de chercheurs et structuré en projets personnels bien définis.



Site du projet XXL :

http://irfu.cea.fr/xxl

Voir onglet ‘publications’ pour la première série d’articles et les présentations des derniers résultats à des colloques internationaux.

Références du logiciel d’analyse cosmologique :

https://arxiv.org/abs/1609.07762

https://arxiv.org/abs/1710.01569



Excellents candidats recherchés. Bonne connaissance de l’anglais nécessaire.

Champ magnétique et formation stellaire le long des filaments moléculaires

SL-DRF-18-0550

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique (SAp)

Laboratoire d’études de la formation des étoiles et du milieu interstellaire

Saclay

Contact :

Philippe ANDRE

Philippe ANDRÉ

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Philippe ANDRE

CEA - DSM/IRFU/SAp/LFEMI

0169089265

Directeur de thèse :

Philippe ANDRÉ

CEA - DSM/IRFU/SAp/LFEMI

0169089265

Les résultats récents obtenus sur les nuages moléculaires proches dans le domaine submillimétrique avec les satellites Herschel et Planck ont révolutionné notre compréhension du lien entre la structure du milieu interstellaire et les premières phases du processus de formation des étoiles. Ces nouveaux résultats conduisent à favoriser un scénario de formation stellaire dans lequel les filaments interstellaires et le champ magnétique jouent un rôle central. En particulier, les images submm obtenues avec Herschel montrent que la grande majorité des cœurs denses pré-stellaires et des proto-étoiles se forment dans des structures filamentaires d'une largeur de ~0.1 pc et dont la masse par unité de longueur excède le seuil critique pour l'instabilité gravitationnelle de nuages cylindriques de gaz isotherme. De plus, les données obtenues avec Planck en e´mission polarisée des poussières froides suggèrent que la formation et l'évolution des filaments interstellaires est en grande partie contrôlée par le champ magnétique. La résolution angulaire des observations Planck (5'-10' au mieux, soit 0.2-0.4 pc dans les régions de formation d'étoiles les plus proches) n'est cependant pas suffisante pour étudier et comprendre le rôle du champ magnétique dans le mécanisme de formation des cœurs protostellaires le long des filaments. Cela va devenir possible grâce à la très bonne résolution (12"-24") de NIKA2-Pol, le polarimètre de la nouvelle caméra du télescope de 30m de l'IRAM pour le continuum millimétrique.

Un total de 300 heures de temps garanti avec NIKA2 sont réservées pour un grand programme d'observations d'imagerie polarimétrique d'une dizaine de filaments interstellaires proches formant des étoiles (PI: Ph. André).

Le travail de thèse proposé consistera à participer à ce programme d'observations polarimétriques et à interpréter les résultats en les comparant de manière détaillée à des simulations numériques de la fragmentation de nuages moléculaires magnétisés avec le code numérique RAMSES disponible dans le groupe théorique du laboratoire AIM.

Etude et Utilisation des bolomètres polarimétriques de SPICA pour l’astrophysique submillimétrique depuis le sol et sur ballons stratosphériques.

SL-DRF-18-0428

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique (SAp)

Laboratoire de Détection Spatiale

Saclay

Contact :

Vincent REVERET

Louis RODRIGUEZ

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Vincent REVERET

CEA - DSM/IRFU/SAp/LSIS

01 69 08 74 02

Directeur de thèse :

Louis RODRIGUEZ

CEA -

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Sap/

L’observatoire spatial submillimétrique Herschel a révolutionné certains domaines de l’astrophysique, comme par exemple celui de la formation des étoiles, en montrant que ces dernières se forment majoritairement au sein de filaments de gaz et de poussière. La question importante du rôle du champ magnétique au sein de ces structures se pose alors et ne peut pas être résolue par les instruments d’astrophysique actuels. L’instrument Safari-Pol, installé sur le futur observatoire international spatial SPICA et proposé par le CEA Saclay sera notamment capable de détecter une grande variété de filaments dans l’infrarouge lointain, ainsi que leur éventuel champ magnétique associé (au travers de la polarisation du rayonnement provenant de ces régions).

Safari-Pol contiendra 3 plans focaux de bolomètres silicium cryogéniques actuellement développés par le CEA (LETI et Saclay). Il s’agit de détecteurs innovants, fonctionnant à 50 mK, possédant une très grande sensibilité et dont chaque pixel est intrinsèquement sensible à la polarisation du rayonnement incident.

L’objet de cette thèse, sera dans un premier temps, de modéliser, et de tester les bolomètres de Safari-Pol (mesure de la sensibilité, de la constante de temps, cross-polarisation, etc…). Ensuite, le candidat proposera et testera une ou des solutions technologiques d’adaptation aux conditions d’observation sur un ballon stratosphérique et sur un télescope au sol qui sont des moyens d’observation parfaitement complémentaires de l’espace. Ce travail s’accompagnera d’une étude des modes d’observation envisagés (sol et ballon) et de leurs performances attendues.

L'Univers avec MeerKAT: à la recherche de transitoires explosives et exotiques.

SL-DRF-18-0657

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique (SAp)

Laboratoire d'Etudes des Phénomènes Cosmiques de Haute Energie (LEPCHE)

Saclay

Contact :

Stéphane CORBEL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2018

Contact :

Stéphane CORBEL

Université Paris 7 - DRF/IRFU/SAP/LEPCHE

01 69 08 45 62

Directeur de thèse :

Stéphane CORBEL

Université Paris 7 - DRF/IRFU/SAP/LEPCHE

01 69 08 45 62

Labo : http://www.thunderkat.uct.ac.za/

Voir aussi : https://arxiv.org/abs/1711.04132

En 2018, un nouvel observatoire va entrer en service avec le déploiement de MeerKAT en Afrique du Sud.

Avec l’installation de 64 paraboles en Afrique du Sud, MeerKAT sera l’instrument radio le plus sensible au

monde dans la gamme de fréquence considérée.



Différents larges programmes d’observations ont été sélectionnés et cette thèse s’inscrit dans le cadre du

programme « ThunderKAT ». Ce programme a pour objectif de détecter, d’identifier et de comprendre les

phénomènes violents de l’Univers à partir de leur émission radio (souvent conjointement avec d’autres

longueurs d’onde). Ce programme vise à explorer les propriétés des phénomènes éruptifs (trous noirs en

activité, sursauts gamma, …), explosif (e.g. supernovae), voire phénomènes inconnus (contrepartie

électromagnétique d’un épisode gravitationnel comme lors de la fusion récente de deux étoiles à neutrons en

2017, sursaut radio rapide, éruption radio d’origine inconnue …).



Le programme ThunderKAT a reçu une attribution en temps de ~3000 h de télescope avec le meilleur

télescope radio au monde. A cela, il faut ajouter, l’accès privatif à toutes les données du télescope afin de

rechercher tout phénomène transitoire dans les autres programmes d’observation. La thèse proposée

s'inscrit donc dans le cadre de suivi multi-longueurs d'onde de phénomènes explosifs avec les instruments les

plus sensibles au monde.

Moteur central des explosions extrêmes : amplification du champ magnétique dans les proto-étoiles à neutrons

SL-DRF-18-0298

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique (SAp)

Laboratoire de Théorie et de Modélisation

Saclay

Contact :

Jérôme Guilet

Thierry FOGLIZZO

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Jérôme Guilet

CEA - DRF/IRFU/SAp/LTM

01 69 08 04 37

Directeur de thèse :

Thierry FOGLIZZO

CEA - DRF/IRFU/SAp/LTM

01 69 08 87 20

Page perso : http://wwwmpa.mpa-garching.mpg.de/~jguilet/

Labo : http://irfu.cea.fr/Sap/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=1250

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Sap/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=4201

L'effondrement du coeur de fer des étoiles massives donne lieu à certaines des explosions les plus violentes de l'univers. Le mécanisme physique à l'origine de ces explosions reste cependant mal compris et sa description théorique constitue un des grands défis de l'astrophysique actuelle. Les plus extrêmes de ces explosions, de par leur énergie cinétique ou leur luminosité, indiquent très probablement la présence d'une rotation rapide et d'un fort champ magnétique capable d'extraire efficacement ce grand réservoir d'énergie cinétique. Elles pourraient ainsi marquer la naissance des étoiles à neutrons les plus magnétisées, appelées magnétars, dont le champ magnétique dipolaire atteint les plus grandes intensités connues de 10^15 G. Cette thèse s'attaquera à une question majeure non-résolue : l'origine de ce champ magnétique extrême. Le processus considéré comme le plus probable est l'action d'une instabilité magnéto-hydrodynamique appelée instabilité magnéto-rotationnelle (ou MRI). Les simulations numériques d'une petite portion de l'étoile à neutrons en formation ont ainsi démontré une amplification efficace du champ magnétique (e.g. Guilet & Müller 2015). Cette thèse s'attachera à déterminer pour la première fois l'efficacité de génération d'un champ magnétique cohérent à l'échelle de l'étoile à neutrons dans son ensemble. Ceci est un aspect crucial à la fois pour le déclenchement de l'explosion et pour expliquer les propriétés des magnétars galactiques. Le travail de thèse consistera tout d'abord à développer des simulations numériques de l'ensemble de la proto-étoile à neutrons à l'aide du code MagIC. Ces simulations permettront d'étudier le développement de l'instabilité magnétorotationnelle et la génération d'un champ magnétique à grande échelle. Ces résultats seront ensuite utilisés pour développer une prescription analytique de l'amplification du champ magnétique utilisable dans un modèle de l'explosion dans sa globalité.

Physique des régions de formation stellaire géantes des galaxies primordiales : une synergie entre observations et simulations

SL-DRF-18-0323

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique (SAp)

Laboratoire de Cosmologie et d'Evolution des Galaxies (LCEG)

Saclay

Contact :

Emanuele DADDI

Frédéric BOURNAUD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Emanuele DADDI

CEA - DRF/IRFU/SAp

Directeur de thèse :

Frédéric BOURNAUD

CEA - DRF/IRFU/SAp/LCEG

01 69 08 55 08

La morphologie des galaxies de l’Univers distant, au pic de leur activité de formation stellaire (redshift z=1-

3), est très différente des galaxies spirales proches. Ces galaxies sont en général irrégulières, dominées par

des régions géantes ou « clumps » de formation stellaire. Ces « clumps » ont des tailles et masses de 100 à

1000 fois plus grandes que celles des nuages moléculaires et amas stellaires de notre Galaxie. Cette

propriété pourrait s’expliquer par les grandes masses de gaz et la forte turbulence des galaxies jeunes,

pouvant provoquer une instabilité et la fragmentation violente des disques galactiques.



Néanmoins, et malgré les études menées par de nombreux groupes, une compréhension précise de la

formation et de l’évolution de ces clumps reste à établir, aussi bien par l’observation que du point de vue

théorique. La distribution des masses stellaires et de formation stellaire dans les clumps reste débattue, et

surtout l’évolution de ces régions géantes face au « feedback » des étoiles jeunes reste très incertaine. Si les

clumps survivent au feedback, ils peuvent contrôler l’évolution de leur galaxie hôte : croissance du bulbe

central, alimentation du trou noir supermassif, genèse des vents galactiques. Les simulations numériques

manquant de résolution ont recours à des modèles « sous-maille » pour implémenter la formation d’étoiles et

le feedback, et donnent des résultats discordants selon les méthodes employées.



La thèse proposée explorera la nature et l’évolution des clumps par 3 approches complémentaires :

1) une caractérisation observationnelle basée pour la première fois sur la cartographie des quantités

physiques (cartes de masse stellaires, de densité de formation stellaire) à partir de données des champs

profonds du télescope Hubble (champs tels que CANDELS, H-UDF),

2) une comparaison systématique aux cartes simulées par divers groupes employant diverses méthodes de

simulation numérique du feedback stellaire,

3) de nouvelles simulations numériques ayant une modélisation améliorée par l’emploi de « zooms » sur les

clumps de formation stellaire, pour mieux modéliser les sites de formation stellaire et la réaction du milieu

interstellaire turbulent au feedback des étoiles.





Ces approches complémentaires permettront de mieux comprendre le rôle des instabilités des galaxies

primordiales dans la formation de leurs disques, bulbes, et trous noirs supermassifs. Cette étude contraindra

aussi d’autres aspects fondamentaux de la formation des galaxies, tels que l’évolution de leur fraction de gaz

au cours du temps. Ce travail préparera l’interprétation des observations du JWST, qui cartographiera en

détail la distribution des masses stellaires dans les galaxies primordiales, et leur gaz ionisé, à comparer avec les

observations des réservoirs de gaz moléculaire par ALMA. Une compréhension fine de la formation stellaire

dans les galaxies jeunes est également indispensable pour étudier les populations stellaires âgées dans les

galaxies proches, qui seront notamment sondées par EUCLID. Enfin, la thèse proposée emploiera des

simulations numériques réalisées sur les plus grands calculateurs nationaux (GENCI) et Européens

(PRACE).

Recherche de sursauts gamma avec CTA

SL-DRF-18-0269

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique (SAp)

Laboratoire d'Etudes des Phénomènes Cosmiques de Haute Energie (LEPCHE)

Saclay

Contact :

Thierry STOLARCZYK

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2018

Contact :

Thierry STOLARCZYK

CEA - DRF/IRFU/DAp/LEPCHE

+33 1 69 08 78 12

Directeur de thèse :

Thierry STOLARCZYK

CEA - DRF/IRFU/DAp/LEPCHE

+33 1 69 08 78 12

Voir aussi : http://neutrini.free.fr

L’observatoire CTA est sur le point de transformer notre vision du ciel à très haute énergie grâce à des performances 10 fois supérieures à celles des instruments existants et à des capacités inédites pour l’étude du ciel variable. L’objectif de la thèse est de contribuer à optimiser les performances de détection en temps réel de sources transitoires, en particulier les sursauts gamma et les contreparties aux ondes gravitationnelles.

Reconstruction parcimonieuse et semi-paramétrique en imagerie radio

SL-DRF-18-0561

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique (SAp)

Laboratoire CosmoStat (LCS)

Saclay

Contact :

Jean-Luc STARCK

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Jean-Luc STARCK

CEA - DSM/IRFU/SAp/LCS

01 69 08 57 64

Directeur de thèse :

Jean-Luc STARCK

CEA - DSM/IRFU/SAp/LCS

01 69 08 57 64

Page perso : http://jstarck.cosmostat.org

Labo : http://www.cosmostat.org

La radioastronomie connaît aujourd’hui un nouvel âge d’or, avec l’émergence de nouveaux instruments sensibles, d’échelle continentale et entièrement numériques. Le gain brut en sensibilité apporté par ces instruments permet l’exploration et la réexploration de la fenêtre radio, depuis le sol (avec l’émergence des instruments comme LOFAR, LWA et SKA). À ces fréquences, il est possible de sonder d’une part, notre environnement dynamique proche (le Système Solaire, par l’étude de la couronne et du vent solaire; des émissions sporadiques radio solaires et planétaires) et d’autre part, l’Univers lointain (par l’étude du fond radio galactique et de sources galactiques et extragalactiques mais également des émissions du fond, notamment les Âges Sombres - dark ages). L’imagerie radio nécessite toutefois de passer par une étape de reconstruction d’image, qui consiste à obtenir une image de bonne qualité à partir d’une mesure incomplète de l’espace de Fourier. Des progrès significatifs ont été faits ces dernières années, en particulier grace aux techniques de Compressed Sensing et reconstruction parcimonieuses [1,2]. Une fois les images restaurées, la phase d’interpretation peut commencer. Il s’agit souvent de detecter les sources et de deriver leur comportement spectral. En radio, il s’agira donc d’explorer des méthodes efficaces pour effectuer une reconstruction non ambiguë de l’indice spectral de sources radio à partir de données parcellaires prise dans une large bande. L’enjeu est d’également pouvoir produire des images à « grand champ » (10k x 10k pixels) correspondant aux nouveaux modes d’observation des futurs relevés radio. Ce mode nécessite la prise en compte d’effets instrumentaux dépendants de la direction.

Le but de cette thèse est de supprimer le traitement des données en deux étapes (reconstruction d'image et interpretation), et de poser directement le problème comme un problème inverse semi-paramétrique, où un ensemble de paramètres décrivent les données, mais sans avoir aucune information sur la distribution spatiale de ces paramètres.





References:

H. Garsden, J. Girard, J.-L. Starck, S. Corbel, C. Tasse et al, "LOFAR Sparse Image Reconstruction", Astronomy and Astrophysics, 575, A90, 2015.

M. Jiang, J. Bobin and J.-L. Starck, "Joint Multichannel Deconvolution and Blind Source Separation", SIAM Journal on Imaging Sciences, 10, 4, pp. 1997-2021, 2017.

Étude des grains interstellaires à l'ère du JWST

SL-DRF-18-0283

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique (SAp)

Laboratoire d’études de la formation des étoiles et du milieu interstellaire

Saclay

Contact :

Frédéric Galliano

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Frédéric Galliano

CNRS - DSM/IRFU/SAp/LCEG

01 69 08 18 21

Directeur de thèse :

Frédéric Galliano

CNRS - DSM/IRFU/SAp/LCEG

01 69 08 18 21

Le milieu interstellaire, qui remplit le volume entre les étoiles d’une galaxie, est constitué de deux composantes principales : le gaz et la poussière. Les grains de poussière sont de petites particules solides, principalement constituées de composés silicatés et carbonés. Ils jouent un rôle majeur dans la physique du milieu interstellaire, bien que leur masse n’en représente qu’un pourcent. En effet, ils absorbent, puis réémettent en infrarouge, une fraction importante de la puissance rayonnée par les étoiles et les disques d’accrétion. En particulier, les régions de formation d’étoiles sont totalement opaques en lumière visible. Seul le rayonnement infrarouge, émis à 99% par la poussière, permet de les étudier. Les grains sont également à l’origine du chauffage du gaz, par effet photo-électrique, dans les régions de photodissociation (PDR). Enfin, les grains servent de catalyseurs à de nombreuses réactions chimiques, dont la formation du dihydrogène, molécule la plus abondante de l’univers.



Les propriétés de ces grains de poussière (abondance, composition chimique, distribution de taille, etc.), ainsi que leur évolution, sont cependant encore mal connues. C’est la conséquence directe de la grande complexité de cette composante et de la difficulté de disposer d’observations permettant de discriminer différents modèles. Ces incertitudes soumettent à caution de nombreux pans de notre connaissance de l’astrophysique : mesures de masse, dérougissement des observations (c’est à dire la correction de l'extinction le long de la ligne de visée), modèles détaillés de PDR, etc. Raffiner notre compréhension de la poussière est également crucial pour comprendre le cycle de la matière interstellaire, car les grains ont un rôle régulateur dans plusieurs des processus qui gouvernent ce cycle. Une compréhension fine de la physique des grains est donc nécessaire pour comprendre l’évolution des galaxies.



L'une des approches, pour s'attaquer à ces questions ouvertes, consiste à étudier la manière dont varient les propriétés observées des grains, avec les conditions physiques auxquelles ils sont soumis. De telles relations empiriques, si elles sont assez précises, permettent de lever de nombreuses dégénérescences sur les différents modèles. La thèse que nous proposons a pour but de se concentrer sur l’étude détaillée des propriétés des plus petits grains (avec un rayon inférieur à 10 nm) et des hydrocarbures aromatiques polycycliques (PAH). Ces composantes du milieu interstellaire rayonnent hors équilibre dans l'infrarouge moyen (5-40 microns). C’est le domaine de longueur d’onde qui contient le plus grand nombre de bandes de résonance de ces solides.



Cette étude se concentrera sur plusieurs galaxies proches, dont les nuages de Magellan. L'intérêt d'étudier les galaxies proches plutôt que le milieu interstellaire de notre Galaxie réside dans la diversité des conditions physiques environnementales auxquelles l'on peut accéder (métallicité, intensité du champ de rayonnement stellaire, etc.).

De nombreuses études ont déjà été publiées sur ce sujet, notamment avec le télescope spatial Spitzer. Cependant, la plupart se sont avérées superficielles. Il reste de nombreux aspects à étudier : (i) la corrélation des propriétés des principales bandes aromatiques avec les conditions physiques ; (ii) contraindre l’évolution de leur distribution de taille ; (iii) identifier et modéliser plusieurs bandes de solides dans les régions de formation d'étoiles. L’une des originalités de cette thèse consistera à développer une méthode sophistiquée de modélisation des données. En effet, les études précédentes se sont presque toutes contentées d’analyser les spectres observés à partir de décompositions linéaires simples. Nous proposons à l’étudiant intéressé de s’atteler au développement d’un code bayesien hiérarchique de décomposition des spectres infrarouges, dont les composantes spectrales proviendront directement de bases de données atomiques, moléculaires et de physique du solide. Ce type de modèle permet d’effectuer simultanément une modélisation physique de l’échantillon et une modélisation statistique de la distribution des paramètres. Il permet de lever de nombreuses dégénérescences et permet d’extraire le maximum d’information des données, en prenant en compte les différentes incertitudes, sans toutefois sur-interpréter les observations. Nous avons récemment développé un tel modèle pour la modélisation des distributions spectrales d’énergie, et les résultats sont convaincants. Ce nouvel outil et son application méticuleuse aux données sont la garantie d'une interprétation précise et originale des processus physiques à l'oeuvre dans les régions étudiées.



Le James Webb Space Telescope (JWST), qui sera lancé en 2019, observera le domaine infrarouge moyen avec une sensiblité et une résolution spatiale exceptionnelles. Les méthodes développées pendant la thèse pourront être appliquées à ces nouvelles données.

Couplage accrétion-éjection dans les microquasars

SL-DRF-18-0658

Domaine de recherche : Physique des particules
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique (SAp)

Laboratoire d'Etudes des Phénomènes Cosmiques de Haute Energie (LEPCHE)

Saclay

Contact :

Jérôme RODRIGUEZ

Stéphane CORBEL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2018

Contact :

Jérôme RODRIGUEZ

CEA - DRF/IRFU/SAp/LEPCHE

01 69 08 98 08

Directeur de thèse :

Stéphane CORBEL

Université Paris 7 - DRF/IRFU/SAP/LEPCHE

01 69 08 45 62

Les systèmes binaires X à jet (nommés microquasars) représentent d’excellents laboratoires pour tester les

phénomènes physiques dans des environnements extrêmes. Ils sont composés d’une étoile compagnon

«normale» et d’un astre compact pouvant être un trou noir ou une étoile à neutrons.



Le but de cette thèse sera d'étudier les activités de trous noirs binaires récemment découverts dans notre

Galaxie. Notre groupe a été aux avant-plans de campagnes d'observations multi-longueurs d'onde

(notamment radio, X et gamma), et l'objectif principal de la thèse sera donc d'étudier les connexions possibles

existant entre ces différents domaines (et donc les processus physiques associés). Notamment nous nous

focaliserons sur les corrélations éventuelles entre les propriétés des jets relativistes (puissance des jets) avec

celles du flot d’accrétion interne (émission thermique et non thermique) et la modélisation de ces objets.

 

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