Les sujets de thèses

14 sujets IRFU

Dernière mise à jour :


««

• Astrophysique

 

Caractérisation des cycles d’activité magnétique du soleil et des étoiles

SL-DRF-23-0440

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 : 01-10-2023

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

L’interaction des mouvements convectifs dans la couche convective externe des étoiles similaires au Soleil avec la rotation et le champ magnétique est à l’origine de l’apparition d’une dynamo qui est responsable des cycles d’activité magnétique. Ces cycles produisent 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. En effet, une des sources de bruit les plus importants pour pouvoir détecter et caractériser les atmosphères des planètes de faible masse comme la Terre autour des étoiles comme le Soleil est liée à la variabilité magnétique. Mieux comprendre et mieux caractériser cette variabilité est donc extrêmement importante pour l’exploitation scientifiques des données recueillies par les missions spatiales comme Kepler, TESS ou JWST de la NASA ainsi que les futurs satellites PLATO et ARIEL de l’ESA sur lesquelles le DAp/CEA est fortement impliqué dans son développement et exploitation. Grâce aux données de plus de 25 ans obtenues par le satellite ESA/NASA SoHO (toujours en vol au tour du Soleil), l’étudiant commencera par caractériser sismiquement les variations des couches le plus externes du soleil au cours des deux derniers cycles d’activité (23 et 24) couvrant déjà plus de 26 ans.

La deuxième partie de la thèse consistera à chercher des cycles d’activité dans les données de ~160,000 étoiles observées pendant 4 ans par le satellite Kepler et ainsi mieux préparer les outils nécessaires (incluent des techniques de "Machine Learning") pour obtenir ces cycles dans les données de la mission NASA TESS et pour la future mission ESA PLATO. En parallèle de ces études, l’étudiant participera à la caractérisation de bruit des étoiles à planètes candidates à des études d’atmosphères planétaires avec JWST et ARIEL, en collaboration avec d’autres membres du LDE3, pour mieux caractériser les modulations associées avec la rotation et au magnétisme de ces étoiles et ainsi permettre d’améliorer la caractérisation des atmosphères planétaires. Ces études pourraient être faits avec des données de TESS ou de suivi sol.
Champ magnétique intergalactique et sursauts gamma avec CTA

SL-DRF-23-0317

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 : 01-09-2023

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 le cycle de la poussière interstellaire, à partir de son étude dans les galaxies proches

SL-DRF-23-0340

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 :

Frédéric Galliano

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2023

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

Page perso : https://irfu.cea.fr/Pisp/frederic.galliano/

Labo : https://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=973

Le Milieu InterStellaire (MIS) est une intrication complexe de phases remplissant le volume d'une galaxie entre les étoiles. Il est constitué de : (i) gaz, principalement d'hydrogène (75%) et d'hélium (23%), mais aussi d'éléments plus lourds (C, N, O, etc. ; 1%) qui peuvent se trouver sous forme moléculaire ; et (ii) de grains de poussières (le 1% restant de la masse), qui sont de petites particules solides de tailles inférieures au micron. Le MIS est un constituant fondamental de l'Univers, puisque les étoiles naissent de l'effondrement de nuages interstellaires denses, et retournent une partie de leur masse, enrichie en éléments fraîchement synthétisés, à la fin de leur vie.



La poussière interstellaire est une composante particulièrement importante du MIS, car elle absorbe efficacement la lumière visible et la réémet thermiquement dans l'infrarouge. Certaines régions sont totalement opaques aux photons visibles et ne peuvent être sondées que par leur émission infrarouge. La poussière est également un agent important du chauffage du gaz par effet photo-électrique. C'est aussi le catalyseur pour la formation du dihydrogène, la molécule la plus abondante de l'Univers. Or, les propriétés des grains de poussière (composition, abondance, distribution de taille, etc.) sont encore mal connues. Cette incertitude entrave donc notre compréhension de la physique du milieu interstellaire, et par extension, celle de l'évolution des galaxies.



Ce projet de thèse a pour but de progresser dans notre compréhension des propriétés des grains, en se concentrant sur la variation de ces propriétés dans l'Univers proche. La poussière évolue en effet dans le MIS, et cette évolution dépend des conditions locales (densité du gaz, champ UV, etc.). Cette évolution peut être étudiée de manière empirique en modélisant les observations multi-longueurs d'onde, spatialement résolues à l'échelle de quelques centaines de parsecs, dans les galaxies proches.



Notre groupe a une grande expérience dans ce domaine. Nous conduisons actuellement un grand programme d'observation millimétrique de ces objets, avec l'instrument NIKA2 (https://irfu.cea.fr/dap/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php’id_ast=4644). Nous avons récemment été la cheville ouvrière de la modélisation des distributions spectrales d'énergie du grand programme européen DustPedia (http://dustpedia.astro.noa.gr/’AspxAutoDetectCookieSupport=1). Nous avons par ailleurs développé un code unique d'ajustement de distributions spectrales d'énergie, utilisant une méthode bayesienne hiérarchique, HerBIE (Galliano, 2018 ; https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2018MNRAS.476.1445G/abstract). Ce code nous a permis d'estimer les échelles de temps caractéristiques d'évolution des grains, sur des temps cosmiques (https://irfu.cea.fr/dap/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast.php’t=fait_marquant&id_ast=4929).



Le travail de thèse comportera deux volets. La première tâche consistera à développer le code HerBIE, en y incorporant la modélisation de l'émission des populations stellaires. En outre, cette modélisation devra être effectuée de manière cohérente avec la description de l'évolution chimique des galaxies. Il faudra de plus modéliser le transfert de rayonnement du rayonnement stellaire à travers le MIS, pour un grand nombre de topologies possibles. La deuxième partie de la thèse consistera à appliquer ce code aux observations multi-longueurs d'onde de galaxies proches, afin de mettre en évidence des tendances entre propriétés des grains et conditions physiques du MIS, et ainsi contraindre l'évolution de la poussière.

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

SL-DRF-23-0384

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.
Détection et Observation de sursauts gamma à durée longue et riches en rayons X par le télescope ECLAIRs à bord du satellite SVOM en vol

SL-DRF-23-0450

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

Laboratoire des spectro-Imageurs spatiaux (LISIS)

Saclay

Contact :

Stéphane SCHANNE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2023

Contact :

Stéphane SCHANNE
CEA - DSM/IRFU/SAp/LDS

0169081547

Directeur de thèse :

Stéphane SCHANNE
CEA - DSM/IRFU/SAp/LDS

0169081547

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

Voir aussi : http://www.svom.eu/

L’objectif scientifique du satellite Franco-Chinois SVOM, dont le lancement est prévu pour fin 2023 en phase avec le début de la thèse proposée, est l’étude des sursauts gamma (GRBs), événements astrophysiques éphémères du ciel, libérant une énergie formidable sous forme de bouffées de rayons gamma provenant d’un point du ciel. Les missions précédentes se sont focalisées sur la détection de GRBs courts avec des durées moyennes de 1 s (resp. longs, émettant durant 10 s environ), associés à la coalescence d’objets compacts comme des étoiles à neutrons (resp. des supernovas d’étoiles très massives). Des cibles très prometteuses pour SVOM sont la classe des GRBs d’ultra-longue durée (avec une émission gamma jusqu’à 10000 s et dont l’origine reste une énigme), et les GRBs à des distances cosmologiques (à fort décalage vers le rouge, et donc détectables dans le domaine des basses énergies). Le télescope ECLAIRs à bord de SVOM est particulièrement bien adapté à l’observation de ce type de sursauts, grâce à son seuil de détection aussi bas que 4 keV et grâce au « trigger » sursauts gamma, le logiciel scientifique embarqué à bord du calculateur d’ECLAIRs, développé au CEA. Ce trigger détecte et localise les sursauts gamma à bord du satellite, demande son repointage pour les observations de suivi avec les autres instruments à bord, et alerte la communauté sol de l’apparition de l’événement. La thèse propose l’étude des premiers sursauts gamma observés par l’instrument ECLAIRs opérationnel en vol, en particulier les sursauts longs et d’ultra-longue durée et les sursauts riches en rayons X. Le thésard prendra part aux campagnes d’observation en vol et analysera les données produites par l’instrument. En particulier la compréhension du bruit de fond observé à basse énergie, y compris les sources connues référencées dans un catalogue bord, et l’analyse scientifique du fonctionnement du trigger sur les échelles de temps allant de 20 s à 20 min sont cruciaux pour augmenter le nombre de déclenchements sur ces sources novatrices.
Détection et caractérisation des amas de galaxies détectés par effet de lentille gravitationnelle faible : Application aux données de la mission Euclid

SL-DRF-23-0448

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Département d’Electronique, des Détecteurs et d’Informatique pour la physique (DEDIP)

Laboratoire ingénierie logicielle et applications spécifiques (LILAS)

Saclay

Contact :

Sandrine Pires

Gabriel Pratt

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2023

Contact :

Sandrine Pires
CEA - DRF/IRFU/DEDIP/LILAS

01 69 08 92 63

Directeur de thèse :

Gabriel Pratt
CEA - DRF/IRFU/DAP/LCEG

0169084706

Page perso : https://irfu.cea.fr/Pisp/sandrine.pires/

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

Voir aussi : https://www.euclid-ec.org

Les amas de galaxies qui se forment à l’intersection des filaments de matière, sont de très bons traceurs de la distribution de matière de l’Univers. Composés à 85% de matière noire et de 15% de matière baryonique (galaxies et gaz chaud émettant en rayons X), ils sont une précieuse source d’information pour la Cosmologie et leur étude nous renseigne sur la physique de formation des structures. Pour cela, il est important de les détecter et de les caractériser avec précision.

La sensibilité de la mission Euclid, la prochaine grande mission de cosmologie de l’ESA dont le lancement est prévu en 2023, devrait permettre une détection aveugle des amas de galaxies par effet de lentille gravitationnelle. Cet effet qui génère des distorsions cohérentes dans les images des galaxies d’arrière-plan est étroitement lié à la masse totale (matière noire et baryonique) projetée de l’amas de galaxie intégrée le long de la ligne de visée. Ce point, combiné avec la taille du relevé (15 000 deg2) devrait permettre de construire un catalogue d’amas de galaxies détectés par effet de lentille gravitationnelle faible, unique de par sa taille et ses caractéristiques de sélection. Contrairement aux catalogues d’amas de galaxies construits jusqu’à maintenant qui sont détectés par leur contenu baryonique qui ne représente que 15% de la masse totale (e.g. via le contenu en gaz de l’amas en X ou via l’effet Sunyaev-Zeldovich (SZ) aux longueurs d’ondes millimétriques ou encore via les émissions dans le visible des galaxies), le catalogue d’amas détectés par effet de lentille gravitationnelle est directement lié à la masse totale des amas et de ce fait vraiment représentatif de la vraie population d’amas de galaxies. Cela devrait apporter de nouvelles contraintes sur l’abondance des amas de galaxies, et ainsi avoir des implications en cosmologie.

Ce projet de recherche qui vise à développer des méthodes innovantes pour la détection et la caractérisation des amas de galaxies par effet de lentille gravitationnelle se déroulera dans un contexte très stimulant grâce au lancement imminent du satellite Euclid en 2023. Il permettra une application aux données de la mission Euclid et une participation à l’exploitation scientifique des données.

Dévelopment des méthodes statistiques de l'effet de lentille gravitationnelle pour la mission spatiale Euclid

SL-DRF-23-0627

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 : 01-10-2023

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'objectif de ce projet de thèse est de développer tous les outils nécessaires pour une analyse efficace et fiable de l'effet de lentille gravitationnelle faible, et les corrélations croisées de lentille faible avec des galaxies, pour la mission spatiale d'Euclid. À partir des formes de galaxies mesurées par Euclid et des données spectroscopiques des galaxie par Euclid et d'autres relevés tels que BOSS, eBOSS et DESI, l'étudiant construira de divers estimateurs de lentille et de corrélations croisées.

Les combinaisons de ces observables en fonction de l'échelle angulaire, du redshift, et des propriétés des galaxies seront optimisées pour extraire au maximum les informations cosmologiques des données. De plus, une modélisation détaillée des effets systématiques sera effectuée pour contrôler et minimiser leur influence sur les résultats.



L'étudiant utilisera et développera des outils d'inférence statistique de point pour une inférence efficace des paramètres. Des prédictions théoriques d'observables à partir de modèles de l'histoire de l'expansion et l'Univers et de la structure à grande échelle seront créées dans un cadre de dérivation automatique, par example en utilisant la bibliothèque jaxcosmo, et en exploitant des calculs parallèles massifs sur les GPU. Cela offre la possibilité de calculer les

gradients de la vraisemblance pour accélérer l'inférence, et nous permettra d'utiliser des méthodes d'inférence (Bayésiennes) efficaces qui utilisent les gradients des modèles par rapport aux paramètres. En comparaison aux techniques d'échantillonnage traditionnelles, ces méthodes offrent une accélération significative du temps de calcul, et la possibilité d'explorer d'une façon efficace un grand nombre de paramètres. Ceci est important pour explorer des modèles de gravité non standard avec des paramètres supplémentaires et des modèles flexibles avec de nombreux paramètres de nuisance. Cela nous permet également d'inclure une modélisation détaillée des effets systématiques et d'ordre supérieur.
Effets d’environnement des grandes structures de l’Univers sur la morphologie des galaxies

SL-DRF-23-0451

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

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

Saclay

Contact :

Sandrine Codis

Jean-Charles Cuillandre

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2023

Contact :

Sandrine Codis
CNRS - UMR AIM, DRF/IRFU/DAp

+33 1 69 08 78 27

Directeur de thèse :

Jean-Charles Cuillandre
Université Paris-Saclay - UMR AIM, DRF/IRFU/DAp

+33 1 69 08 79 06

Le but de cette thèse est d'explorer l'Univers aux faibles brillances de surface sur un grand échantillon de galaxies dans les filaments cosmiques les plus proches (z<0.1) en exploitant les capacités uniques en imagerie et en spectroscopie de Euclid, mission qui sera lancée en 2023 par l’agence spatiale européenne et dans laquelle l’IRFU est fortement impliquée. Les simulations cosmologiques et les modèles théoriques prédisent une ségrégation morphologique des galaxies en bordure et au sein des grands filaments qui forment la toile cosmique, ainsi que des corrélations notables entre leur orientation et celle des grands filaments cosmiques. Cette ségrégation résulte d'effets de marée via i) la chute des galaxies vers les puits de potentiel gravitationnel creusés par la matière noire des filaments et ii) la circulation des galaxies au sein de ces mêmes filaments. À ce jour, cette signature n'a pas été explorée en détail dans l'Univers proche faute d'un grand relevé adéquat. Pourtant, comprendre ces alignements intrinsèques de galaxies a un double intérêt, non seulement pour comprendre la formation et l'évolution des galaxies en temps que tel (rôle de l’inné versus l’acquis) mais aussi car ces alignements polluent le signal cosmologique de cisaillement cosmique qui se manifeste par la mesure de déformations cohérentes des formes de galaxies. Ainsi, le télescope spatial Euclid permettra de contraindre les modèles d'évolution de l’Univers tout en apportant des éléments de réponse sur les alignements intrinsèques des galaxies qui affectent à plus haut redshift les mesures de cisaillement gravitationnel au coeur de la science première d’Euclid sur l'énergie sombre.
Etude de la structuration de l'Univers à toutes les échelles avec des quasars dans DESI

SL-DRF-23-0216

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (DPHP)

Groupe Cosmologie (GCOSMO)

Saclay

Contact :

Christophe YECHE

Etienne Burtin

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2023

Contact :

Christophe YECHE
CEA - DRF/IRFU/SPP/Bao

01-69-08-70-50

Directeur de thèse :

Etienne Burtin
CEA - DRF/IRFU/DPHP/GCOSMO

01 69 08 53 58

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. 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.
Inférence bayésienne en grande dimension avec des simulations automatiquement différentiables pour l’analyse cosmologique du relevé spectroscopique DESI

SL-DRF-23-0596

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 : 01-10-2023

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

Le but de cette thèse est de développer des méthodes d’inférence bayésienne reposant sur des simulations différentiables et de les mettre en oeuvre pour l’analyse cosmologique du relevé de galaxies DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument).



DESI est un spectrographe multi-objets monté sur le télescope Mayall à Kitt Peak, en Arizona, qui permettra la mesure de 35 millions de décalages spectraux 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). La première année de prise de données de DESI, correspondant à un cinquième du relevé total et constituant le plus grand échantillon de données spectroscopiques à ce jour, vient d'être achevée.



Dans cette thèse, nous proposons de travailler sur une approche théoriquement optimale pour extraire l’information cosmologique des relevés récents de galaxies, en particulier DESI, qui consiste à reproduire la densité de galaxies observée à l’aide de simulations de la formation des grandes structures de l’Univers. Cette nouvelle approche requiert des développements pour rendre possible l’inférence en très grande dimension (~ 10^10) et pour accélérer les simulations numériques avec une approche hybride reposant sur des modèles physiques et d’apprentissage artificiel. Le ou la doctorant(e) appliquera ces développements à l’analyse cosmologique des données de DESI de première année pour en tirer des contraintes cosmologiques des plus compétitives. Ce projet mènera a trois publications premier auteur.
Reconstruction d'images radio pour l'astronomie multi-messagers

SL-DRF-23-0147

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

Laboratoire CosmoStat (LCS)

Saclay

Contact :

Jean-Luc STARCK

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-01-2023

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 cosmologie au 21e siècle vise à améliorer notre compréhension de l'Univers en cherchant à répondre à des questions ouvertes concernant la nature de la matière noire et de l'énergie noire, et le taux d'expansion précis de l'Univers. Afin d'aborder ces questions, il est essentiel de tirer parti de toutes les données rendues disponibles à l'ère actuelle de l'astronomie multi-messagers, en capitalisant sur les dernières avancées en matière de traitement du signal, d'apprentissage automatique et de traitement des données.

Les relevés optiques actuels et à venir, tels que KiDS-450 [1], le Dark Energy Survey Year 1 [2], le Vera C. Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time (LSST) [3] et Euclid [4], vont sonder des parcelles plus larges et plus profondes de l'Univers tardif pour améliorer les contraintes sur les paramètres cosmologiques en mesurant les formes et les distributions des galaxies. Ces dernières années, les interféromètres à ondes gravitationnelles, tels que LIGO et Virgo, ont poussé les observations astronomiques au-delà du spectre électromagnétique. Cela a permis de détecter l'interaction d'étoiles à neutrons distantes et de trous noirs.

Les longueurs d'onde radio fournissent une sonde complémentaire et indépendante de l'Univers des temps tardifs. La radioastronomie offre l'avantage de sonder des décalages vers le rouge plus élevés, d'avoir une fonction d'étalement ponctuel déterministe (PSF) et d'être moins sensible aux anisotropies PSF [7].Les relevés radio à venir, tels que le Square Kilometre Array (SKA), sont conçus pour atteindre une sensibilité et une vitesse de levé d'un ordre de grandeur supérieur à celles des instruments existants. SKA a le potentiel d'ajouter des contraintes supplémentaires importantes sur les paramètres cosmologiques compte tenu de la vaste zone de ciel qu'il couvrira (~ 75%). Ceci, cependant, se fait au prix d'avoir à gérer des échelles de données extrêmement importantes et une reconstruction d'image compliquée. SKA devrait produire environ 1 To de données par seconde. Avec des observations typiques prenant environ 6h et une durée de vie totale de 15 ans, SKA produira des données à l'échelle Exabyte (1018 octets), ce qui en fait l'un des plus gros problèmes de gestion de données dans la science moderne.

L'équipe CosmoStat a été pionnière dans l'utilisation des techniques de traitement du signal et d'apprentissage automatique pour résoudre les problèmes inverses dans la reconstruction d'images astronomiques. L'application de ces méthodes aux données radio-interférométriques apporte cependant une foule de nouveaux défis, en partie en raison de la complexité supplémentaire des problèmes inverses à résoudre, mais aussi en raison des dimensions extrêmement grandes du problème. Les approches conventionnelles d'apprentissage en profondeur ne pourront pas s'adapter à la taille typique d'un champ SKA, et le développement d'approches efficaces de modèle-parallélisme sera nécessaire.
Studying the early formation of galaxy groups and clusters in the Euclid Deep Fields

SL-DRF-23-0504

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 : 01-10-2023

Contact :

Emanuele DADDI
CEA - DRF/IRFU/DAP/LCEG


Directeur de thèse :

Emanuele DADDI
CEA - DRF/IRFU/DAP/LCEG


We now know that the first massive groups and clusters were already forming in the first 2-3 billion years of the Universe’s history. Unlike their modern-day descendants, these fascinating systems contained often highly star-forming gas-rich galaxies that later on quenched (stopped forming stars) and transformed morphologically into ellipticals systems through processes that are not yet fully known. This include the recent discovery of peculiar systems with quenched disks and star-forming bulges, which could be seen as ‘anti-galaxies’ respect to the later-time typical objects that are quenched in the centres (bulges) and forming stars in the disks (like our Milky-Way Galaxy). Other exotic components that have been recently discovered are giant reservoirs of cold diffuse hydrogen, possibly connected to cold streams postulated by theory and never fully confirmed, and intracluster light, probably related to early phases of galaxy interactions and mergers that stand in contradiction with current model predictions. The Euclid satellite, with a strong participation from France and CEA/AIM, will be launched in 2023, and will provide ideal ultra-deep multi-wavelength imaging in the optical and near-IR, together with ancillary data at longer wavelengths, to identify the first generation of galaxy groups and clusters that started forming in the distant Universe and study the different exciting physical phenomena that are occurring in dense environments at early times. The PhD student will join Euclid teams and will lead research into these problematics in collaboration with the group in CEA Saclay.
Tester les masses des neutrinos et l'énergie sombre avec les galaxies et le lentillage gravitationnel faible de Euclid

SL-DRF-23-0361

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

Laboratoire CosmoStat (LCS)

Saclay

Contact :

Valeria Pettorino

Martin Kilbinger

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2023

Contact :

Valeria Pettorino
CEA - DRF/IRFU/DAP/LCS


Directeur de thèse :

Martin Kilbinger
CEA - DRF/IRFU/DAp/LCS

21753

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

Labo : https://www.cosmostat.org

Alors que l’Univers est en expansion, à une vitesse croissante, la question de savoir ce qui cause l’accélération cosmique n’est pas encore résolue. L’accélération semble agir contre l’attraction gravitationnelle, comme si une nouvelle source d’énergie, l’énergie sombre, en était responsable. De plus, les masses de neutrinos doivent encore être mesurées et dégénèrent avec l'évolution de l'énergie sombre.

Cette proposition de doctorat est destinée à contribuer à la mission spatiale Euclid de l’ESA, qui sera lancé en 2023. L'objetif est de combiner l'information obtenue avec le regroupement des galaxies et le lentillage gravitationnel faible et l'intégrer ensuite dans la vraisemblance validée par le Consortium Euclid.

Le doctorant pourra travailler à l’interface entre les données et la théorie et collaborer concrètement à une grande collaboration comme celle du satellite Euclid. Les objectifs comprennent 1) étendre le logiciel de vraisemblance pour tester l’énergie sombre 2) contribuer à l'effort de collaboration sur la comparaison des prédictions théoriques avec les données et la corrélation croisée entre le regroupement des galaxies et le lentillage gravitationnel faible 3) étudier différents statistiques pour briser la dégénérescence entre les masses de neutrinos et l'évolution de l'énergie sombre.

Trous noirs, jets relativistes, énergie et interactions

SL-DRF-23-0359

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

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

Saclay

Contact :

Stéphane CORBEL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2023

Contact :

Stéphane CORBEL
Université Paris Cité - DRF/IRFU/SAP/LEPCHE

01 69 08 45 62

Directeur de thèse :

Stéphane CORBEL
Université Paris Cité - DRF/IRFU/SAP/LEPCHE

01 69 08 45 62

Les systèmes binaires X (ou microquasars) représentent d’excellents laboratoires pour tester les phénomènes physiques dans les environnements les plus extrêmes. Composés d’un astre compact (trou noir ou étoile à neutrons) accrétant de la matière d’une étoile compagnon, ils sont observés depuis plusieurs années à diverses longueurs d’onde permettant ainsi de caractériser un ensemble d’activités complexes. Une physique très variée s’ouvre ainsi aux modélisateurs.



Le but de cette thèse sera d'étudier les activités de trous noirs binaires récemment découverts dans notre Galaxie. L'objectif principal est de comprendre les connexions entre processus d’accrétion et d’éjection, mais plus particulièrement de contraindre l’énergie des jets relativistes à partir des mesures calorimétriques faites lors de leurs interactions avec le milieu environnant. La modélisation de telles interactions apporte de nouvelles contraintes sur le bilan énergétique des trous noirs, informations primordiales pour la compréhension de ces systèmes.

 

Retour en haut