15 sujets IRFU/DAp

Dernière mise à jour : 28-01-2022


• Astrophysique

• Simulation numérique

 

Etude de la nature des sursauts gamma cosmiques avec MXT à bord de la mission SVOM

SL-DRF-22-0413

Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

Laboratoire des spectro-Imageurs spatiaux (LISIS)

Saclay

Contact :

Diego GOTZ

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

Contact :

Diego GOTZ
CEA - DRF/IRFU/DAP/LISIS

+33-1-69-08-59-77

Directeur de thèse :

Diego GOTZ
CEA - DRF/IRFU/DAP/LISIS

+33-1-69-08-59-77

Page perso : https://irfu.cea.fr/Pisp/diego.gotz/

Labo : https://www.svom.eu

Les sursauts gamma cosmiques (Gamma-Ray Bursts an anglais, GRBs) sont des courtes et intenses bouffées de rayons gamma qui apparaissent de façon aléatoire sur toute la voûte céleste. Les rayons gamma (et l'émission rémanente observée aux autres longueurs d'onde) sont associés avec l'émission due aux particules accélérées dans des ondes de choc d'un flux de plasma collimaté (jet). Ces jets sont la conséquence du collapse d'un étoile très massive (50 fois la masse du Soleil) ou de la fusion de deux objets compacts (par exemple deux étoiles à neutrons).

SVOM (Space based Variable astronomical Object Monitor) est une mission franco-chinoise développée en collaboration par l'agence spatial française (CNES) l'académie des sciences chinoise (CAS) et l'agence spatiale chinoise (CNSA), ave un lancement prévu début 2023.

SVOM aura à bord quatre instruments, dont MXT (Microchannel X-ray Telescope), un télescope X focalisant, avec un champ de vue de 1°x1°, sensible dans la bande 0.2-10 keV. Le.a doctorant.e fera partie de l'équipe scientifique de MXT et aura la tâche d'analyser les donnée MXT (et les donnée multi longueur d'onde associées) dés la début de la mission, pour bâtir une vision phénoménologique des sursauts de SVOM avec le but d'investiguer la nature des progénituers et de comprendre les processus d'émission associés aux données observées.
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.

Cartographie de paramètres physiques dans les sources étendues assistée par machine learning

SL-DRF-22-0628

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

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

Saclay

Contact :

Fabio Acero

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

Contact :

Fabio Acero
CEA - DRF/IRFU/DAP/LEPCHE

0169084705

Directeur de thèse :

Fabio Acero
CEA - DRF/IRFU/DAP/LEPCHE

0169084705

Les spectro-imageurs en rayons-X permettent de mesurer la position, l’énergie et le temps

d’arrivée pour chaque photon incident. Cette liste de photons permet de créer des cubes de données (X, Y,

Energie) où un spectre est accessible pour chaque pixel de l’image. En dépit de la richesse des archives en

rayons X et du bond en performance des missions à venir, nos méthodes d’analyses n’ont que trop peu

évolué dans les dernières décennies et ne peuvent extraire la richesse d’informations scientifiques contenue

dans ces données.

Ce projet s’intéressera en particulier aux méthodes de traitement du signal pour la cartographie des

paramètres physiques (ex: température, métallicité, redshift et vitesse du plasma) dans les sources étendues

telles que les vestiges de supernova (voir Figure 1) ou les amas de galaxies. Cela consiste à obtenir pour

chaque pixel ou groupe de pixels, une série de paramètres physiques à partir de leur information spectrale, du principe de parcimonie et de machine Learning.

Les méthodes classiques d’ajustement spectral d’un cube de données sont lentes et bruitées, un facteur

limitant l’analyse des données à très haute résolution spectrale des satellites à venir XRISM en 2023 et

Athena X-IFU en 2034.
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 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 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.
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.
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
The connection between morphology and star-formation activity in distant compact galaxies

SL-DRF-22-0727

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 :

Contact :

Emanuele DADDI
CEA - DRF/IRFU/DAP/LCEG


Directeur de thèse :

Emanuele DADDI
CEA - DRF/IRFU/DAP/LCEG


The formation and evolution of high-redshift massive galaxies is a hotspot in extra-galactic astronomy. In the study of the growth of galaxies it is crucial to investigate both the evolution in the physical scale (i.e., morphology) as well as in stellar mass, with redshfit. A special and important class of high redshift galaxies has been found recently, characterised by high surface density of stellar mass, that is, massive compact galaxies. From observations, there are two different categories for high-redshift compact galaxies: compact star-forming galaxies (cSFGs, also called ‘blue nuggets’), and compact quiescent galaxies (cQGs, also called ‘red nuggets’). Unlike what found in the local universe, massive compact galaxies are ubiquitous during early epochs.



The aim of this thesis, carried out by the candidate at the University of Nanjing, is to understand how compact massive galaxies form and evolve, and what causes the redshift evolution of their number density.



The candidate, Ms. Shiying LU, will pass two years in Saclay funded by a CSC bourse to work at her PhD project in collaboration with E. Daddi's group in LCEG. In this framework she will extend her research with the participation to surveys using the soon-to-be-launched JWST observatory and also explore forming cluster environments.
Inférence de paramètres cosmologiques à partir de prédictions statistiques théoriques d'ordre élevé

SL-DRF-22-0405

Domaine de recherche : Simulation numérique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

Laboratoire CosmoStat (LCS)

Saclay

Contact :

Jean-Luc STARCK

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

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

Le satellite Euclid, qui sera lancé en 2023, observera le ciel dans les domaines optique et infrarouge, et mesurera les distorsions gravitationnelles jusqu’à des redshifts très élevés. L’effet de lentille gravitationnelle faible est considérée comme l’un des outils les plus prometteurs de la cosmologie pour contraindre les modèles. Les lentilles faibles sondent l’évolution des structures de la matière noire et peuvent aider à distinguer l’énergie noire des modèles de gravité modifiée. Grâce aux mesures de cisaillement, nous pourrons reconstruire une carte de masse de matière noire de 15 000 degrés carrés. La cartographie de masse implique la construction de cartes bidimensionnelles utilisant des mesures de forme de galaxie, représentant la densité de matière totale intégrée le long de la ligne de visée. Les cartes de masse sur des petits champs ont souvent été utilisées pour étudier la structure et la distribution en masse des amas de galaxies, alors que les cartes à grand champ ne sont possibles que depuis peu, en raison des stratégies d'observation de relevés de galaxies tels que CFHTLenS, HSC, DES et KiDS. Les cartes de masse contiennent des informations cosmologiques non gaussiennes significatives et peuvent être utilisées pour identifier des amas massifs ainsi que pour effectuer une corrélation croisée entre le signal de lentille et les structures d’avant plan.

Les paramètres cosmologiques sont traditionnellement estimés à l'aide d'une vraisemblance gaussienne basée sur des prédictions théoriques de statistiques de second ordre telles que le spectre de puissance ou les fonctions de corrélation à deux points. Cela nécessite de construire des matrices de covariance, et donc de nombreuses simulations à n corps très lourdes. Cette approche présente également plusieurs inconvénients supplémentaires : premièrement, les statistiques de second ordre capturent toutes les informations disponibles dans les données uniquement dans le cas des champs aléatoires gaussiens, tandis que la distribution de la matière est hautement non gaussienne et présente de nombreuses caractéristiques telles que des filaments, des feuillets ou des amas. Deuxièmement, la matrice de covariance est dépendante de la cosmologie et le bruit n'est généralement pas gaussien, ces deux aspects étant généralement mal pris en compte. Enfin, tous les effets systématiques tels que les masques, l'alignement intrinsèque, les effets baryoniques sont très difficiles à prendre en compte. Pour toutes ces raisons, une nouvelle approche a récemment émergé, appelée inférence de paramètres cosmologiques sans vraisemblance, basée sur une modélisation “forward”. Il a le grand avantage de ne plus avoir besoin de matrices de covariance, évitant le stockage d'un énorme ensemble de données simulées (nous avons généralement besoin de 10 000 réalisations à n corps pour chaque ensemble de paramètres cosmologiques). De plus, cela nous ouvre la porte à l'utilisation d'informations statistiques d'ordre élevé et il est relativement simple d'inclure tous les effets systématiques. Il présente cependant deux inconvénients sérieux, le premier est le besoin d'énormes ressources GPU pour traiter des relevés tels qu'Euclid et le second est que la solution repose sur la précision des simulations, ce qui pourrait conduire à des discussions infinies au cas où les résultats seraient différents de ce qui est attendu. Grâce à une percée récente (Codis, 2021), nous disposons désormais d'outils théoriques pour prédire, pour un ensemble donné de paramètres cosmologiques, la fonction de probabilité de densité multi-échelle (pdf) de cartes de convergence comme celle qui sera observée avec Euclid .



L'objectif de ce travail de thèse est de développer une approche hybride, consistant en une inférence de paramètres cosmologiques sans vraisemblance qui serait basée sur la prédiction théorique statique d'ordre élevé plutôt que sur des simulations à n corps. Il aurait donc l'avantage des deux approches décrites précédemment, car il n'aura pas besoin de stocker un énorme ensemble de données pour calculer une matrice de covariance et il ne nécessitera pas d'énormes ressources CPU/GPU comme méthode de modélisation avancée. Cette frugalité intense rendra cette approche hautement compétitive pour contraindre le modèle cosmologique en utilisant des statistiques d'ordre élevé dans les futurs relevés.

Pour atteindre cet objectif, la première étape sera de construire un émulateur de carte, similaire à ce qui a été fait pour les statistiques à 2 points (c'est-à-dire la méthode flask), mais qui respecte avec précision les prédictions d'ordre élevé. En utilisant cet émulateur, il sera alors possible de l'utiliser comme contournement dans un code d'inférence récemment développé. Cela permettra l'utilisation de statiques d'ordre élevé telles que la norme l1 de la transformée en ondelettes de la carte convergence pour contraindre les paramètres cosmologiques, la norme l1 étant qui une statistique extrêmement puissante (Ajani et al, 2021). La méthode sera d'abord appliquée sur le relevé CFIS, puis sur Euclid.



References

Barthelemy A., Codis S. and Bernardeau F., "Probability distribution function of the aperture mass field with large deviation theory", 2021, MNRAS, 503, 5204;

V. Ajani, J.-L. Starck and V. Pettorino, "Starlet l1-norm for weak lensing cosmology", Astronomy and Astrophysics,  645, L11, 2021.

 

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