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• Astrophysique

 

Caractérisation des cycles d’activité magnétique du soleil et des étoiles de type solaire avec les données des satellites SoHO, Kepler et TESS

SL-DRF-22-0376

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

Laboratoire de dynamique des étoiles des (Exo) planètes et de leur environnement (LDE3)

Saclay

Contact :

Rafael A. Garcia

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Rafael A. Garcia
CEA - DRF/IRFU/DAP/LDE3

0169082725

Directeur de thèse :

Rafael A. Garcia
CEA - DRF/IRFU/DAP/LDE3

0169082725

Labo : https://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=971

Le but de cette thèse est d’améliorer la compréhension de l’activité magnétique des étoiles de type solaire en utilisant le Soleil comme référence.

Les étoiles dites de type solaire comme le soleil ont une couche convective externe. L’interaction des mouvements convectives avec la rotation et le champ magnétique des étoiles est à l’origine de l’apparition d’une dynamo qui est responsable des cycles d’activité magnétique avec des périodes de forte activité alternées par d’autres moins actives. Cette activité magnétique est très importante pour comprendre le développent et l’établissement de la vie comme on la connait sur Terre ainsi que pour pouvoir améliorer la détectabilité des planètes autour des étoiles actives.

Champ magnétique intergalactique et sursauts gamma avec CTA

SL-DRF-22-0462

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

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

Saclay

Contact :

Renaud Belmont

Thierry STOLARCZYK

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2022

Contact :

Renaud Belmont
Université de Paris (Paris 7) - DRF/IRFU/DAP/LEPCHE


Directeur de thèse :

Thierry STOLARCZYK
CEA - DRF/IRFU/DAp/LEPCHE

+33 1 69 08 78 12

Page perso : http://irfu.cea.fr/Pisp/thierry.stolarczyk/

Labo : http://irfu.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=3709

Voir aussi : http://www.cta-observatory.org/

Le champ magnétique intergalactique qui baigne les vides cosmiques est très probablement une relique des premiers instants de l’Univers. Le but de cette thèse est de chercher les signatures de ce champ dans les observations de sursauts gamma à très haute énergie, et notamment de prédire les capacités du futur observatoire CTA à contraindre ses propriétés. Il s’agit d’un travail qui mêle étroitement modélisation théorique et analyse de données simulées de CTA.
Comprendre l’évolution des galaxies avec le télescope spatial James Webb

SL-DRF-22-0365

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

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

Saclay

Contact :

Benjamin MAGNELLI

David ELBAZ

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2022

Contact :

Benjamin MAGNELLI
CEA - DRF/IRFU

0169086825

Directeur de thèse :

David ELBAZ
CEA - DRF/IRFU

0169085439

Le télescope spatial James Webb (JWST) va révolutionner notre compréhension de l’évolution des galaxies à l’époque dite du « midi cosmique ». Grâce à sa résolution angulaire inégalée dans la fenêtre du proche et du moyen infrarouge, il mesurera les distributions d’étoiles et de la formation d'étoiles obscurcies par la poussière à l'échelle du kpc, et révélera la présence en leur centre la présence de trous noirs supermassifs actifs et obscurcis par la poussière.

Dans le scénario jusqu’à présent favorisé pour expliquer l'évolution des galaxies et, en particulier, la transformation morphologique des spirales en elliptiques, ce sont les fusions de galaxies qui détruisent les disques et engendrent les sphéroïdes. Cependant, des observations récentes de notre équipe ont révélé la présence de noyaux compacts de formation d'étoiles dans des galaxies lointaines, soutenant un scénario alternatif dans lequel ils ont été construits in situ, de façon lente et non brutale.

Cette thèse aura pour objectif de distinguer ces deux scénarios de formation et de transformation morphologique des galaxies en combinant les images JWST/PRIMER/NIRCam avec des images HST/CANDELS/ACS. Notre équipe aura pour cela accès à deux grands programmes cosmologiques du JWST, CEERS (PI. S.Finkelstein) et PRIMER (PI. J.Dunlop) dont les données devraient arriver dès juin 2022 (ou au plus tard déc.2022). Nous effectuerons une analyse spatialement résolue de la distribution d'énergie spectrale d'environ 1200 galaxies qui permettra, en particulier, de déterminer leur distribution d'étoiles et de formation d'étoiles, informations décisives pour comprendre leur origine et leur évolution.
Cosmologie avec LiteBIRD et synergie avec les grands relevés comme Euclid

SL-DRF-22-0485

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

Laboratoire CosmoStat (LCS)

Saclay

Contact :

Valeria Pettorino

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Valeria Pettorino
CEA - DRF/IRFU/DAP/LCS


Directeur de thèse :

Valeria Pettorino
CEA - DRF/IRFU/DAP/LCS


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

Labo : https://www.cosmostat.org

Voir aussi : https://www.valeriapettorino.com/

Cette proposition de doctorat vise à combiner des informations provenant d'études de galaxies telles que la prochaine mission spatiale Euclid et les expériences de fond de micro-ondes cosmiques depuis le sol et l'espace.

Le rayonnement du fond diffus cosmologique s'est révélé être une sonde puissante pour la cosmologie : sa température contiennent des informations sur l'Univers ancien, ainsi que sur la structure rencontrée le long du trajet de la lumière. Les mesures des ballons et des détecteurs au sol ou dans l’espace contribuent à détailler cette image.

Dans le cadre des relevés des galaxies, le satellite de l'ESA Euclid, qui sera lancé en 2023, observera comment les galaxies se sont formées pour étudier la nature de l'énergie noire et de la matière noire.

Le projet de thèse est co-encadré par Valeria Pettorino (CEA/DRF/IRFU/DAp/LCS) et Dr Stéphane Ilic (IJLAB, Orsay). Nous avons identifié trois objectifs principaux :

1. contribuer à l'estimation de l'impact scientifique de la mission spatiale LiteBIRD de la CMB via des prévisions sur la cross-correlation avec les reléves des galaxies;

2. contribuer à la synergie entre les expériences CMB et Euclid;

3. étudier différentes méthodes pour séparer les composants de premier plan et améliorer la reconstruction du signal CMB.

De nouvelles perspectives pour la modélisation du transfert radiatif des atmosphères d'exoplanètes

SL-DRF-22-0386

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

Laboratoire de dynamique des étoiles des (Exo) planètes et de leur environnement (LDE3)

Saclay

Contact :

Antonio Garcia Muñoz

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Antonio Garcia Muñoz
CEA - DRF


Directeur de thèse :

Antonio Garcia Muñoz
CEA - DRF


Page perso : http://antoniogarciamunoz.wordpress.com/

Labo : https://irfu.cea.fr/dap/LDEE/index.php

Voir aussi : https://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=971

Avec ~5 000 exoplanètes connues (http://exoplanet.eu), il est clair que la diversité observée des exoplanètes est liée à leur histoire. Dans ce contexte, la science des exoplanètes est confrontée à deux questions clés. La première est de savoir comment l'évolution a pu modifier la composition globale des planètes. Cette question est d'actualité, car diverses installations (JWST, date de lancement : décembre 2021 ; ARIEL, lancement en 2028 ; E-ELT : première lumière en 2027) étudieront avec un détail sans précédent les atmosphères des exoplanètes par spectroscopie. La deuxième question est de savoir comment l'évolution a pu façonner la démographie des exoplanètes. Notamment, notre compréhension de la démographie a radicalement changé au cours de la dernière décennie, et continuera à évoluer grâce aux nouvelles découvertes des missions spatiales photométriques (par exemple TESS, PLATO) et aux relevés de vitesse radiale des principaux télescopes au sol.

L'assimilation de ces connaissances empiriques nécessite des modèles motivés physiquement qui relient les propriétés des planètes et de leurs étoiles hôtes tout au long de leur histoire commune. A cette fin, notre projet va construire un traitement sophistiqué du transfert radiatif (RT) pour les exoplanètes proches avec des atmosphères dominées par l'hydrogène ou non. Les modules de transfert radiatif seront mis en œuvre dans les modèles photochimiques et hydrodynamiques de l'équipe afin de mieux comprendre l'évolution temporelle des exoplanètes. Les prédictions aideront à interpréter les contraintes que le JWST établira sur la composition de quelques petites exoplanètes pour lesquelles du temps d'observation a été accordé dans le cadre des programmes GTO+GO.
Etude de la structuration de l'Univers à toutes les échelles avec des quasars dans DESI

SL-DRF-22-0122

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (DPHP)

Groupe Cosmologie (GCOSMO)

Saclay

Contact :

Christophe YECHE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Christophe YECHE
CEA - DRF/IRFU/SPP/Bao

01-69-08-70-50

Directeur de thèse :

Christophe YECHE
CEA - DRF/IRFU/SPP/Bao

01-69-08-70-50

Labo : http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=3428

Voir aussi : https://www.desi.lbl.gov

Les structures observables dans l’Univers à grande échelle (LSS pour Large-Scale Structures) proviennent de la croissance, sous l’effet de la gravitation, de petites fluctuations primordiales de densité créées par l'inflation. La mesure des propriétés statistiques des LSS à très grande échelle ( Gpc) permet d’étudier l’inflation, à des échelles intermédiaires (~100 Mpc) l’énergie noire avec les Oscillations Baryoniques Acoustiques (BAO) et enfin à des échelles plus petites (~10 Mpc), la gravitation avec les distorsions des structures dans l’espace des redshifts (RSD).



Notre stratégie pour étudier les LLS à toutes les échelles, consiste à utiliser un relevé spectroscopique, DESI, qui observera plusieurs dizaines de millions de galaxies et de quasars. Les observations ont lieu au télescope Mayall de 4 m en Arizona. Depuis le printemps 2021, le projet a débuté une période d’observation sans interruption qui durera 5 ans, ce qui permettra de couvrir un quart de la voute céleste.



Pour cette thèse, les LSS sont mesurées avec un traceur unique de la matière : les quasars, objets très lointains et très lumineux. Les quasars nous permettent de couvrir une large plage en redshift allant de 0.9 à 3.5 et d’étudier la structuration de l’Univers à toutes les échelles, allant de quelques dizaines de Mpc au Gpc.



Au cours de sa première année de thèse, l’étudiant participera l'analyse de la première année d'observation de DESI (printemps 2021- printemps 2022). Ensuite il pourra se consacrer à une mesure globale des paramètres cosmologiques qui utilisera simultanément toutes les échelles. La thése se terminera pas l'étude des trois premières années d'observation de DESI.
Etude des processus d’accrétion et éjection dans les trous noirs variables ou transitoires en utilisant les données de la mission SVOM et les données multi-messager disponibles associés

SL-DRF-22-0487

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

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

Saclay

Contact :

Andrea GOLDWURM

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Andrea GOLDWURM
CEA - DRF/IRFU/DAp/LEPCHE

0169088669

Directeur de thèse :

Andrea GOLDWURM
CEA - DRF/IRFU/DAp/LEPCHE

0169088669

Labo : https://irfu.cea.fr/dap/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=974

Voir aussi : https://apc.u-paris.fr/APC_CS/fr

Les trous noirs actifs au centre des galaxies ou dans les systèmes binaires présentent une émission de haute énergie hautement variable et souvent de type transitoire. Ils seront des cibles prioritaires de la mission SVOM qui mettra en orbite, début 2023, plusieurs instruments X/gamma/optiques dédiés à l’étude des sursauts gamma (GRB) et d’autres sources célestes variables. Nous proposons une étude des phénomènes d’accrétion et éjection dans les trous noirs super-massifs des noyaux actifs des galaxies (AGN), et notamment des Blazars, et des trous noirs de type stellaire, notamment des binaires X galactiques de type transitoires (Novae-X), sur la base des observations du programme générale et du programme ToO de la mission SVOM, programmes en partie sous responsabilité du laboratoire APC. Une attention particulière sera donnée au contexte d’astronomie multi-messager de ces observations, avec la recherche des possibles émissions neutrinos, ondes gravitationnelles et rayons cosmiques associées aux évènements électromagnétiques variables étudiés avec SVOM.
Impact de la densité de galaxies dans l’analyse du grand relevé spectroscopique DESI

SL-DRF-22-0278

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (DPHP)

Groupe Cosmologie (GCOSMO)

Saclay

Contact :

Etienne Burtin

Vanina RUHLMANN-KLEIDER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Etienne Burtin
CEA - DRF/IRFU/DPHP/GCOSMO

01 69 08 53 58

Directeur de thèse :

Vanina RUHLMANN-KLEIDER
CEA - DRF/IRFU/DPHP/GCOSMO

01 69 08 61 57

Au cours des 30 dernières années, l‘étude de l’Univers a conduit à l’émergence d’un modèle standard de de la cosmologie basé sur la relativité générale. Dans ce modèle, l’Univers est formé de matière ordinaire, de matière noire et d’une mystérieuse composante appelée « énergie noire », responsable de l’accélération récente de l’expansion de l’Univers. Le grand relevé spectroscopique DESI qui vient de commencer sa campagne d’observations de 5 ans aux Etats-Unis a pour objectif de réaliser une cartographie de la répartition des galaxies dans l’Univers 10 fois plus précise que les relevés existants. La communauté scientifique s’organise pour définir les méthodes d’analyse des données afin d’extraire le maximum d’information de ces relevés et d’entrer ainsi dans l’ère de la cosmologie de précision notamment sur la mesure du taux de croissance des structures. Cette thèse propose l’approche originale d’utiliser la densité de matière à grande échelle pour améliorer sensiblement la précision sur cette mesure, dans le but de renforcer les tests de la relativité générale.

Cette thèse se déroulera à l'Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers au CEA-Saclay. Le futur doctorant sera intégré au groupe de cosmologie de l'Irfu/DPhP, composé de 10 physiciens et de 4 doctorants. Présent et moteur dans l’expérience DESI, le groupe participe également à Euclid et a eu par le passé une forte contribution dans SNLS, Planck et SDSS (BOSS et eBOSS), toutes expériences organisées en collaborations internationales. Le futur doctorant sera intégré à la collaboration DESI dont il analysera les données et bénéficiera pour ce faire de toute l’expertise du groupe déjà acquise sur BOSS et eBOSS.
Impact de la rotation et du magnétisme sur l’excitation des oscillations stellaires par la convection: prédictions pour l’astérosismologie spatiale

SL-DRF-22-0382

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

Laboratoire de dynamique des étoiles des (Exo) planètes et de leur environnement (LDE3)

Saclay

Contact :

Stéphane MATHIS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2022

Contact :

Stéphane MATHIS
CEA - DRF/IRFU

0169084930

Directeur de thèse :

Stéphane MATHIS
CEA - DRF/IRFU

0169084930

Labo : http://irfu.cea.fr/Sap/LDEE/index.php

Depuis l’échelle des galaxies jusqu’à celle des systèmes planétaires, les étoiles sont les constituants élémentaires de notre Univers. Leur nucléosynthèse et leur dynamique magnéto-rotationnelle conduisent leur évolution et celle de leur environnement. L’unique méthode observationnelle qui permet de sonder leur structure, leur rotation et potentiellement leur magnétismes internes est l’astérosismologie, c’est à dire la science qui étudie les oscillations des étoiles. Durant la dernière décennie, cette discipline a révolutionné notre compréhension de l’évolution, du mélange interne et de la rotation des étoiles ainsi que la caractérisation de leur planète. Pour tirer parti de toutes ses possibilités, il est absolument nécessaire de comprendre les mécanismes d’excitation des oscillations stellaires et d’être capable de prédire leur amplitude. C’est l’objectif clé de ce projet de thèse où l’on se concentrera sur leur excitation stochastique par les régions convectives stellaires turbulentes en prenant en compte de manière cohérente l’action simultanée de la rotation et du magnétisme sur la propagation des ondes et sur la source turbulente les excitant qui est le plus souvent négligée dans l’état de l’art. Ce projet théorique s’inscrit dans la préparation scientifique de la mission M3 de l’ESA PLATO qui sera lancée en 2026 et dans laquelle le CEA est fortement impliqué.
Inférence cosmologique du champ de densité de galaxies dans le relevé spectroscopique DESI

SL-DRF-22-0364

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (DPHP)

Groupe Cosmologie (GCOSMO)

Saclay

Contact :

Arnaud de Mattia

Vanina RUHLMANN-KLEIDER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Arnaud de Mattia
CEA - DRF/IRFU/DPHP/GCOSMO

01 69 08 62 34

Directeur de thèse :

Vanina RUHLMANN-KLEIDER
CEA - DRF/IRFU/DPHP/GCOSMO

01 69 08 61 57

L'objectif de cette thèse est de développer une méthode d'analyse novatrice pour extraire l’information cosmologique du grand relevé spectroscopique de galaxies DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), reposant sur des simulations numériques du relevé et des nouvelles techniques d’apprentissage artificiel et d'inférence statistique, qui ne souffre pas des limitations des analyses standards.



DESI est un spectrographe multi-objets monté sur le télescope Mayall à Kitt Peak, en Arizona, qui permettra la mesure de 35 millions de redshifts de galaxies et de quasars entre 0.05 < z < 3.0, ce qui représente une augmentation de la statistique d'un facteur dix par rapport aux relevés spectroscopiques précédents (par exemple BOSS, eBOSS). Au début de la thèse, la première année de prise de données DESI, correspondant à un cinquième du relevé, sera terminée, constituant ainsi le plus grand catalogue spectroscopique jamais construit. La quantité de données sera multipliée par trois d'ici la fin de la thèse.



Dans cette thèse, nous proposons de travailler sur une approche théoriquement optimale pour extraire l’information cosmologique des relevés de galaxies, en particulier DESI, qui consiste à reproduire la densité de galaxies observée à l'aide de simulations. En pratique, un champ de densité initial aléatoire de matière noire est généré dans une boîte cubique puis est évolué dans le temps suivant les équations de la gravité. Le champ de galaxies est modélisé à partir de celui de matière noire, puis les effets de sélection du relevé sont appliqués. La vraisemblance du champ de densité des galaxies observé étant donné le champ simulé est calculée, et sa valeur est utilisée pour échantillonner les conditions initiales du champ de densité. Ce projet, qui pourrait aboutir aux premières contraintes cosmologiques avec une telle méthode à partir de vraies données, donnera lieu à une ou deux publications premier auteur. Il sera aussi très utile aux analyses standards de DESI.
Measuring the growth of massive structures in the distant Universe with deep multi-wavelength surveys

SL-DRF-22-0311

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

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

Saclay

Contact :

Emanuele DADDI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Emanuele DADDI
CEA - DRF/IRFU/DAP/LCEG


Directeur de thèse :

Emanuele DADDI
CEA - DRF/IRFU/DAP/LCEG


A growing convergence of research lines point to the first massive structures, like groups and clusters, assembling in the distant Universe as rosetta-stones to try to unveil important unsolved questions in galaxy and structures formation and evolution. This includes understanding the physical processes by which galaxies are fuelled by gas (which allows them to form their stars), by which galaxies change their structures, the role played by galaxy mergers, the feedback with their internal growing black holes, and interactions and the paths through which they eventually stop forming stars.



We propose a PhD project in which the student will participate to this research within a large international consortium that is leading large observational program of distant groups and clusters. Primarily the PhD student will be involved in using data from a recently awarded large program with the NOEMA interferometer that will use 159 hours of observations to discovery (confirm) and study 40 groups and clusters at 2


This thesis will potentially provide a solid formation for the student in many aspects of observational cosmology, from observations at one of the best ground-based telescopes to data analysis and interpretation all the way possibly to modeling, based also on the interests of the students and on results.
Mesure de la forêt Lyman-alpha à petite échelle avec le relevé DESI : à la recherche de la matière noire et des neutrinos.

SL-DRF-22-0227

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (DPHP)

Groupe Cosmologie (GCOSMO)

Saclay

Contact :

Eric Armengaud

Guillaume Mention

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2022

Contact :

Eric Armengaud
CEA - DRF/IRFU/DPhP

01 69 08 19 50

Directeur de thèse :

Guillaume Mention
CEA - DRF/IRFU/DPhP

01 69 08 56 32

Labo : https://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=3428

Voir aussi : https://www.desi.lbl.gov

La distribution de la matière aux échelles cosmologiques peut être prédite dans le cadre du modèle cosmologique standard. Elle dépend entre autres de la masse absolue des neutrinos (encore inconnue) et des propriétés de la matière noire, dont la nature est un grand mystère scientifique. L'équipe de cosmologie de l'IRFU-DPhP, qui regroupe une dizaine de chercheurs permanents, est fortement impliquée dans le relevé du ciel DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument). DESI est le premier des projets de nouvelle génération dont le but est de cartographier les structures à grande échelle dans l'Univers. Le télescope DESI, situé en Arizona, a commencé ses observations en 2021 et fournira dans les années à venir une carte 3D sans précédent de l'Univers.



Cette thèse propose d'analyser et d'interpréter les observations DESI de la forêt dite Lyman-alpha, qui mesure l'absorption par le milieu intergalactique de la lumière provenant de quasars distants situés à des redshifts z ~ 2 - 4. Les observations Lyman-alpha fournissent la seule mesure de la distribution de la matière à la fois aux "petites" échelles cosmologiques (~megaparsec) et dans l'Univers primitif (10 à 12 milliards d'années, juste 2 milliards d'années après le Big Bang).

Le doctorant participera à l'analyse des données complètes de la forêt Lyman-alpha DESI-Y1 ("Year-1") à Y3. Il/elle améliorera notre compréhension des effets instrumentaux et astrophysiques qui sont cruciaux pour cette mesure. Nous proposons que l'étudiant développe une méthode originale pour reconstruire le spectre de puissance statistique complet à 3D des fluctuations de la matière, à partir des données 1D de la forêt Lyman-alpha. Il/elle utilisera pour cela des techniques de reconstruction tomographique déjà exploitées par le groupe.

Dans une deuxième partie de la thèse, l'étudiant interprétera les données Lyman-alpha pour mesurer les propriétés de la matière noire et des neutrinos. L'intensité et la pente du spectre de puissance Lyman-alpha dépendent notamment de la somme des masses des neutrinos. Elles dépendent également d'autres paramètres cosmologiques, de sorte que pour briser les dégénérescences, les données Lyman-alpha seront combinées aux mesures du fond diffus cosmologique (CMB). Actuellement, la combinaison CMB+Lyman-alpha limite déjà la masse des neutrinos à moins de ~110 milli-eV (la meilleure limite supérieure), alors que la physique des particules nous dit qu'elle devrait être de 60 milli-eV ou plus. En améliorant les mesures et les combinaisons de données, nous espérons donc nous rapprocher d'une première détection. Ce travail sera basé sur des ensembles dédiés de simulations cosmologiques exécutées sur des infrastructures HPC. En fonction de ses affinités, l'étudiant pourra utiliser des algorithmes d'apprentissage automatique pour optimiser l'exploitation de ces simulations afin de déduire des paramètres cosmologiques à partir des données.

Mesurer la connection entre matière noire et baryons dans la toile cosmique à l'aide du l'effet de lentille gravitationnelle faible et les corrélations croisée entre Euclid et DESI

SL-DRF-22-0483

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

Laboratoire CosmoStat (LCS)

Saclay

Contact :

Martin Kilbinger

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Martin Kilbinger
CEA - DRF/IRFU/DAP/LCS

21753

Directeur de thèse :

Martin Kilbinger
CEA - DRF/IRFU/DAP/LCS

21753

Page perso : http://www.cosmostat.org/people/kilbinger

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

L'effet de lentille gravitationnelle faible désigne les distorsions d'image des galaxies à haut redshift dues aux structures d'avant-plan à grande échelle. Cet outil de très haute importance pour la cosmologie sert à cartographier la distribution de la matière noire dans l'Univers. La combinaison des observations de lentille faible avec des échantillonnages de galaxies d'avant-plan nous permet à mesurer la connexion entre matière noire et baryonique dans les galaxies. Cette corrélation croisée est une des piliers majeurs de la cosmologie moderne. C'est un des ingrédients pour tester un nombre des modèles de gravité modifiée dans lesquels les photons et les galaxies subissent de différents potentiels gravitationnels. En plus elle nous permet à mesurer deux des incertitudes astrophysiques les plus importantes pour la cosmologie : l'alignement des galaxies et le biais des galaxies.

Cette thèse a comme but de mesurer la corrélation croisée entre l'effet de lentille gravitationnelle faible et des galaxies, en utilisant les relevés Euclid et DESI. En préparation, des données de lentille faible existantes seront utilisées, provenant du relevé UNIONS qui couvre 3,600 dégrées carrées à ce jour. UNIONS sera corrélé avec des galaxies du relevé spectroscopique BOSS/eBOSS. Ce travail servira à mieux comprendre la connexion matière noire - baryons. Cela améliora les analyses cosmologiques, et aussi approfondira notre connaissance de la formation des galaxies dans leurs environnements de matière noire dans l'Univers primordiale.
Origine et nature de l’émission haute énergie des microquasars : comportements à long terme et suivis temps réels avec les observatoires INTEGRAL et SVOM

SL-DRF-22-0140

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

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

Saclay

Contact :

Jérôme RODRIGUEZ

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Jérôme RODRIGUEZ
CEA - DRF/IRFU/DAp/LEPCHE

01 69 08 98 08

Directeur de thèse :

Jérôme RODRIGUEZ
CEA - DRF/IRFU/DAp/LEPCHE

01 69 08 98 08

Labo : https://irfu.cea.fr/dap/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=974

Les microquasars sont des systèmes binaires compacts contenant une étoile « normale » et un objet dense (trou noir ou étoile à neutrons). Le potentiel gravitationnel intense de l’objet compact extrait pour ensuite avaler une partie de la matière de l’étoile compagnon via un disque d'accrétion. Cette image est cependant simpliste et le flot interne d'accrétion est bien plus complexe que cela: le disque est source de vents de matière, alors que des jets relativistes dont les liens à l'accrétion sont inconnus (origine de la matière, énergétique et source de leur accélération, causalité avec les états d'accrétion) sont observés notamment en radio. En sus de ces phénomènes, déjà largement incompris, les observations de haute énergies (typiquement en rayons X durs et gamma) ont mis en lumière la présence de composantes

spectrale dont la compréhension est l'une des grandes questions qui sera abordée dans cette thèse. Cette composante a pu être associée au jet dans un cas, mais nos travaux récents ont amené plus de questions que de réponses définitive à ce sujet.

Le projet de thèse se propose donc de s'attaquer à quelques unes des grandes questions relatives aux phénomènes d'accrétion-éjection dans les microquasars via deux approches complémentaires, et en utilisant les données entre 1 et 1000 keV acquises et en cours d'acquisition avec INTEGRAL, et après son lancement fin 2022, les données de suivis du satellite SVOM.



Dans une première approche nous suivrons l’activité et l’évolution des trous noirs galactiques, à commencer par le microquasar GRS 1915+105 pour lequel une campagne de monitoring est menée depuis de nombreuses années et est toujours en cours (campagne approuvée pour l’année 2022). Notre équipe est aussi PI d’observations de suivi des autres trous noirs Galactiques, et a de ce fait accès aux données temps réel, afin de suivre le comportement de ces objets et de réagir en conséquence lors d’événements fortuits via des programmes dits de cibles d’opportunités (ToO) dédiés. Ces travaux, inclus dans une approche multi-longueur d’onde (radio notamment, mais aussi à plus haute énergie avec le réseau CTA) à travers les collaborations au sein du Département d’Astrophysique, permettront, entre autres, de répondre aux questions suivantes : quels sont les liens précis entre l’accrétion et l’éjection et quelle l’interconnexion existe entre les différentes composantes ’

En parallèle, nous accumulerons les données issues de l’archive conséquente d’INTEGRAL, en combinant pour chaque source les observations faites dans un même état spectral. Ici l’aspect dynamique sera ignoré au profit de l’aspect statistique : ce « stacking » permet l’accumulation de bien plus de photons, par là d’obtenir une précision statistique supérieure nécessaire pour mieux contraindre le domaine 200-2000 keV, et d’utiliser les capacités d’INTEGRAL/IBIS en mode polarimètre. L’approche spectroscopique(INTEGRAL et SVOM dans le futur), la modélisation avec différents modèles physiques de ces spectres, le sondage polarimétrique, le tout placé dans un contexte multi-longueur d’onde permettront d’aborder l’origine de la composante au MeV, sa connexion aux états d’accrétion, son éventuel lien aux jet et donc la composition et l’énergétique des jets et/ou de la « couronne ».



Simulations et optimisation d'observations dans le (sub-)millimétrique pour la cosmologie et le milieu interstellaire

SL-DRF-22-0486

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

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

Saclay

Contact :

Marc SAUVAGE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2021

Contact :

Marc SAUVAGE
CEA - DSM/IRFU/SAp/LFEMI

01 69 08 62 99

Directeur de thèse :

Marc SAUVAGE
CEA - DSM/IRFU/SAp/LFEMI

01 69 08 62 99

Labo : https://irfu.cea.fr/dap/index.php

Le domaine de longueur d’onde qui s’étend du millimétrique au submillimétrique est le domaine de prédilection pour l’observation de l’univers froid (milieu interstellaire) et de l’univers lointain (fond cosmologique micro-onde, premières galaxies). Suite aux succès des missions spatiales Herschel et Planck, de futurs observatoires spatiaux et terrestres dans ce domaine de longueur d’onde sont à l’étude et s’inscrivent dans les priorités des programmes de la NASA et de l’ESA pour les décennies à venir. Les objectifs scientifiques vont de l’étude de l’univers primordial et de la formation des structures à haut décalage spectral au rôle du champ magnétique pour la structuration du milieu interstellaire et la formation d’étoiles dans notre propre galaxie. L’optimisation des concepts de mission, depuis les performances instrumentales requises jusqu’aux stratégies d’observation et d’analyse de données, nécessite la réalisation de simulations des mesures de ces futures missions. L'objectif de la thèse sera de modéliser ces mesures et de mettre au point un outil de simulation flexible, applicable à différents concepts d’instrument et de mission. Cet outil sera utilisé pour informer les travaux de préparation des missions d’observation à venir dans le domaine millimétrique et sub-millimétrique. Ce travail s’interfacera d'une part avec un modèle d’émission du ciel micro-onde (développé par ailleurs), et avec une étude des caractéristiques et des imperfections de détecteurs développés au DAp pour ces futures missions. Il est aussi prévu une forte interaction avec les groupes de recherche sur le milieu interstellaire et le fond diffus cosmologiques pour saisir les besoins instrumentaux de ces domaines
Étude des sources d’ondes gravitationnelles à longue durée d’émission

SL-DRF-22-0370

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Groupe Théorie Hadronique

Saclay

Contact :

Hervé Moutarde

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Hervé Moutarde
CEA - DRF/IRFU/SPhN/Théorie Hadronique

33 1 69 08 73 88

Directeur de thèse :

Hervé Moutarde
CEA - DRF/IRFU/SPhN/Théorie Hadronique

33 1 69 08 73 88

Page perso : https://irfu.cea.fr/Pisp/herve.moutarde/

Labo : https://irfu.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=4698

Voir aussi : https://www.elisascience.org/articles/lisa-consortium

Les systèmes binaires de trous noirs de masses stellaires, comme ceux couramment détectés depuis 2016 par les interféromètres terrestres LIGO et Virgo, font partie des sources d’ondes gravitationnelles détectables par l’observatoire LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Cet observatoire spatial sera constitué de trois satellites éloignés de 2,5 millions de kilomètres et son lancement est prévu par l’ESA pour 2034. Cet instrument captera en permanence un grand nombre de signaux distincts et caractérisés théoriquement à divers degrés de précision, notamment : systèmes binaires de trous noirs super massifs, systèmes binaires galactiques, et systèmes binaires avec des rapports de masses très élevés.



Ces deux derniers types de sources et les systèmes binaires de trous noirs de masses stellaires partagent la caractéristique d’émettre pendant des durées comparables à celle de la mission LISA. Elles peuvent produire des signaux très divers et l’observation d’un grand nombre d’orbites peut livrer des contraintes fortes sur la physique fondamentale. En particulier des mesures précises de l’excentricité des orbites des systèmes binaires de trous noirs de masses stellaires et de leurs spins devraient permettre de discriminer les différents scénarios de genèse de ces systèmes .



Comme dans toute expérience, les données réelles seront soumises à un certain nombre de bruits et d’artefacts, tels que des périodes d’interruption de prise de données. La prise en compte de ces effets est essentielle pour optimiser le potentiel scientifique de la mission.



Le fil conducteur du travail proposé est une démonstration de capacité scientifique et technique à traiter des données réelles de manière fiable et robuste. La diversité des sources permet différentes études de difficultés graduées mais offrant, chacune, un intérêt opérationnel pour la mission LISA. Les méthodes établies par l’équipe d’accueil pour traiter les systèmes binaires galactiques serviront de base aux travaux consacrés aux autres sources à longue durée d’émission.

1. Implémentation dans l’environnement logiciel de la mission LISA des formes d’ondes associées aux systèmes binaires de trous noirs de masses stellaires prenant en compte leur excentricité. Des calculs issus de plusieurs formalismes sont disponibles et doivent être mis sous une forme permettant précision et rapidité d’exécution.

2. Étude de la détection de tels systèmes avec LISA par le développement d’algorithmes innovants. Cette étape inclut une phase d’évaluation des performances des algorithmes.

3. Détermination des caractéristiques de la source (rapport signal sur bruit, masse, redshift, etc.) permettant la mesure de l’excentricité du système et discussion de l’impact éventuel sur les objectifs scientifiques de LISA.

4. Étude d’impact de périodes d’interruption dans l’acquisition des données (maintenance, instabilités de sous-systèmes, etc.) ou de la présence d’autres sources d’ondes gravitationnelles dans la gamme de fréquences considérées.



Cet ensemble d’activités peut toutefois être amené à évoluer en fonction des avancées théoriques, des progrès des analyses de données LISA et de la publication de nouvelles mesures par les interféromètres terrestres. Toutes ces activités peuvent conduire à des contraintes de dimensionnement de la mission, des outils ou méthodes de traitement des données.



Ce sujet comporte une part significative de traitement du signal et de programmation soignée, mais requiert une bonne compréhension de la physique sous-jacente. Son aspect pluridisciplinaire rend possible l’exploration de nombreux champs en fonction des opportunités scientifiques et de la durée impartie d’une thèse



 

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