Supernova (SN) iPTF13bvn in NGC 5806 was the first Type Ib SN to have been tentatively associated with a progenitor in pre-explosion images. We performed deep ultraviolet (UV) and optical Hubble Space Telescope observations of the SN site similar to 740 days after explosion. We detect an object in the optical bands that is fainter than the pre-explosion object. This dimming is likely not produced by dust absorption in the ejecta; thus, our finding confirms the connection of the progenitor candidate with the SN. The object in our data is likely dominated by the fading SN, implying that the pre-SN flux is mostly due to the progenitor. We compare our revised pre-SN photometry with previously proposed models. Although binary progenitors are favored, models need to be refined. In particular, to comply with our deep UV detection limit, any companion star must be less luminous than a late-O star or substantially obscured by newly formed dust. A definitive progenitor characterization will require further observations to disentangle the contribution of a much fainter SN and its environment.

We present late-time Hubble Space Telescope (HST) images of the site of supernova (SN) 2009ip taken almost 3 yr after its bright 2012 luminosity peak. SN 2009ip is now slightly fainter in broad filters than the progenitor candidate detected by HST in 1999. The current source continues to be dominated by ongoing late-time circumstellar material interaction that produces strong Ha emission and a weak pseudo-continuum, as found previously for 1-2 yr after explosion. The intent of these observations was to search for evidence of recent star formation in the local (similar to 1 kpc; 10 arcsec) environment around SN 2009ip, in the remote outskirts of its host spiral galaxy NGC 7259. We can rule out the presence of any massive star-forming complexes like 30 Dor or the Carina nebula at the SN site or within a few kpc. If the progenitor of SN 2009ip was really a 50-80 M-circle dot star as archival HST images suggested, then it is strange that there is no sign of this type of massive star formation anywhere in the vicinity. A possible explanation is that the progenitor was the product of a merger or binary mass transfer, rejuvenated after a lifetime that was much longer than 4-5 Myr, allowing its natal H II region to have faded. A smaller region like the Orion nebula would be an unresolved but easily detected point source. This is ruled out within similar to 1.5 kpc around SN 2009ip, but a small H II region could be hiding in the glare of SN 2009ip itself. Later images after a few more years have passed are needed to confirm that the progenitor candidate is truly gone and to test for the possibility of a small H II region or cluster at the SN position.

Les expériences d’astroparticules n’ont cessé de fleurir ces dix dernières années dans le but de connaître l’origine des rayons cosmiques et les procédés mis en œuvre dans leur accélération à des ultra-hautes énergies. Les télescopes Cherenkov tels que ANTARES détectent la lumière Cherenkov issue des muons se propageant dans l’eau de mer méditerranée. Les muons sont les produits d’interaction de neutrinos cosmiques (signal) ou atmosphériques (bruit) avec les noyaux de la terre. Pour offrir les meilleures conditions de détection de la lumière Cherenkov, et par conséquent bien reconstruire les traces des muons détectés, les détecteurs de lumière i.e les photomultiplicateurs doivent satisfaire plusieurs conditions. Le premier volet de cette thèse porte sur le développement de photomultiplicateurs utilisant le cristal comme préamplificateur de signal optique. L’avantage d’un tel procédé est la possibilité de séparer plusieurs pics photo-électrons et d’améliorer la résolution tem- porelle grâce à un fort champ électrique. La conception d’un tel prototype et la possibilité de son industrialisation à grande échelle sont développés pour la première fois dans cette thèse. Le deuxième volet s’inscrit dans la nouvelle thématique multi-messagers d’ANTARES.Un suivi avec six télescopes optiques répartis sur chaque hémisphère est déclenché lorsque ANTARES détecte un neutrino de haute énergie ou un ensemble de neutrinos coïncidents en temps et en direction. Un tel système permet d’augmenter la sensibilité de détection de neutrinos provenant de sources transitoires tels que les sursauts gamma et les Supernovæ à effondrement de cœur. Un système d’alertes neutrino est maintenant implémenté et fonctionne continument et de manière autonome sur ANTARES. Le système offre de bonnes performances; le suivi optique se déclenche dans la minute suivant la détection neutrino et l’incertitude sur la reconstruction de la trajectoire du neutrino est de 0.4◦ (valeur médiane). Une fois l’alerte reu çe par un des télescopes, celui-ci se repositionne sur la direction du neutrino et entame une série d’observations réparties sur le mois suivant l’alerte. Cette thèse a porté dans un premier temps sur l’aspect neutrino en développant le filtre sélectionnant les évènements haute énergie et multi-neutrinos. Des outils d’analyse d’images optiques ont ensuite été implémentés pour la recherche de sources transitoires. Les premiers résultats de recherche de contreparties optiques de sursauts gamma en corrélation avec un signal neutrino sont présentés. / Astroparticle experiments are being developed with the aim of resolving the mystery of cosmic rays. Questions like from where cosmic rays originate or how do they get accelerated up to ultra high energies are still unresolved. Cherenkov telescopes like ANTARES detect the Cherenkov light emitted by muons propagating in the sea water. Muons are produced by the interaction of cosmic neutrinos (signal) or atmospheric neutrinos (noise) with the Earth nuclei.In order to offer the best detection conditions of Cherenkov light, and subsequently ensure a good reconstruction quality of the muons trajectory, the light sensors i.e the photomultipliers must satisfy various conditions.The first part of this thesis focuses on the development of photomultipliers using crystals as a preamplifier of the light signal. The advantage of such a method is the possibility to separate individual photo-electrons and to enhance the temporal resolution by applying a high electric field.The design and conception as well as the possibility to produce such devices at large industrial scales is for the first time developed in this thesis.The second part of the thesis is inspired from the new multi-messenger approach in ANTARES. An optical follow-up with six telescopes spread over the two hemispheres is triggered by the detection of a high energy neutrino or a set of neutrinos coincident in time and direction. Such a system enhances the sensitivity to transient sources such as Gamma Rays Bursts (GRB) or Core Collapse Supernovae. The neutrino alert system is now fully operational. The system offers good performances; the optical follow-up starts within one minute from the neutrino detection and the median angular accuracy of the reconstructed neutrinos is 0.4$^circ$.Upon the reception of an alert, the telescopes point at the neutrino direction and start the acquisition of image series almost each night of the month following the neutrino alert. Image analysis tools have been implemented to search for optical transients; First results on the search of GRB optical counterparts correlated with a neutrino signal are presented.

Plusieurs évènements astrophysiques comme les novae, les supernovae de type Ia (SNeIa) et les sursauts X sont le résultat d'une combustion thermonucléaire explosive dans un plasma stellaire. Les supernovae comptent parmi les objets astrophysiques les plus fascinants tant sur le plan théorique que sur celui des observations. Au moment de l'explosion, la luminosité d'une supernova peut égaler celle de l'intégralité des autres étoiles de la galaxie. On admet aujourd’hui que les SNeIa résultent de l'explosion thermonucléaire d'une étoile naine blanche, un objet dense et compact composé de carbone et d'oxygène. Divers chemins évolutifs peuvent conduire à l’explosion de la naine blanche si celle-ci est membre d’un système stellaire binaire. Néanmoins, la nature du système binaire, les mécanismes d'amorçage et de propagation de la combustion thermonucléaire ainsi que le rapport carbone/oxygène au sein de l'étoile compacte ne sont pas encore clairement identifiés à ce jour. En ce qui concerne l’écoulement réactif, on invoque ainsi une détonation (Modèle sub-Chandrasekhar), une déflagration ou la transition d'une déflagration vers une détonation (Modèle Chandrasekhar). La détonation semble donc jouer un rôle prépondérant dans l'explication des SNeIa. Les difficultés de modélisation des détonations proviennent essentiellement (i) de la libération d'énergie en plusieurs étapes, de l’apparition d’échelles de temps et de longueurs caractéristiques très différentes (ii) des inhomogénéités de densité, de température et de composition du milieu dans lequel se propage le front réactif et qui donnent naissance aux structures cellulaires et autres instabilités de propagation du front (extinctions et réamorçages locaux). En plus de celles citées ci-dessus, deux autres difficultés majeures inhérentes à l'étude de ce mode de propagation dans les plasmas stellaires sont rencontrées : la complexité de l’équation d’état astrophysique et la cinétique nucléaire pouvant impliquer plusieurs milliers de nucléides couplés par plusieurs milliers de réactions. Ainsi, les premiers travaux impliquant une combustion thermonucléaire explosive ont été réalisés sur bases d'hypothèses simplificatrices comme l'équilibre nucléaire statistique instantané des produits de réactions ou l'utilisation d'un réseau réduit à une dizaine d'espèces nucléaires. Dans tous ces travaux, la détonation est assimilée à une discontinuité totalement réactive (détonation de Chapman-Jouguet ou CJ). La résolution de l'onde de détonation nécessite l'étude détaillée du processus nucléaire se déroulant dans la zone de réaction. Malheureusement, les supports de calculs actuels ne permettent pas encore ce type de simulations pour les détonations astrophysiques. Le modèle ZND qui constitue une description unidimensionnelle stationnaire de l’écoulement (plan ou courbé) constitue une excellente approximation de la réalité. Notre travail réexamine les résultats des calculs des structures des ondes de détonations stellaires dans les conditions de température, de densité et de composition envisagées dans les travaux de ce type (détonation CJ et ZND) réalisés jusqu’à présent mais avec une équation d’état appropriée aux plasmas stellaires et une cinétique nucléaire nettement plus riche ; le plus grand réseau jamais utilisé pour ce genre d’études (333 noyaux couplés par 3262 réactions), prenant en compte les données les plus récentes de la physique nucléaire (vitesses de réaction et fonctions de partition)./Several astrophysics events like novae, supernovae and X burts, result from an explosive thermonuclear burning in stellar plasma. Type Ia Supernovae (SNeIa) count amoung the most fascinating stellar objects, they can be more brighter than an entire galaxy. Astrophysic works show that SNeIa may result from a thermonuclear explosion of a compact and dense star called carbon-oxygen white dwarf. The ignition stage and the propagation mode of the thermonuclear combustion wave are not identified yet. The Deflagration-to-Detonation Transition process (or "delayed detonation") sims to give the best overall agrements with the observations : detonations can play appart in SNeIa events. Simulating thermonuclear detonations count same difficults. The most important are the burning length scales that spent over more than ten oders of magnitud, the nuclear kinetics that involve thousands of nuclids linked by thousands of nuclear reactions and the stellar plasma equation of state (EOS). Hydrodynamical simulations of detonation use very simplified ingedients like reduced reactions network and asymptotic EOS of completely electron degenerate stellar plasma. Our work is the modelling of these detonations using more representative EOS of the stallar plasma that includs ions, electrons, radiation and electron-pistron pairs. We also use a more detailed kinetic network, comprising 331 nuclids linked by 3262 capture and photodisintegration reactions, than those usualy employed.

I perform and analyse the first ever calculations of rotating stellar iron core collapse in {3+1} general relativity that start out with presupernova models from stellar evolutionary calculations and include a microphysical finite-temperature nuclear equation of state, an approximate scheme for electron capture during collapse and neutrino pressure effects. Based on the results of these calculations, I obtain the to-date most realistic estimates for the gravitational wave signal from collapse, bounce and the early postbounce phase of core collapse supernovae. I supplement my {3+1} GR hydrodynamic simulations with 2D Newtonian neutrino radiation-hydrodynamic supernova calculations focussing on (1) the late postbounce gravitational wave emission owing to convective overturn, anisotropic neutrino emission and protoneutron star pulsations, and (2) on the gravitational wave signature of accretion-induced collapse of white dwarfs to neutron stars. / Ich präsentiere die ersten Computer-Simulationen des rotierenden Kollapses stellarer Eisenkerne, die in der {3+1}-Zerlegung der Allgemeinen Relativitätstheorie durchgeführt werden und Vorsupernova-Sternmodelle aus Sternentwicklungsrechnungen, eine heiße nukleare Zustandsgleichung und ein näherungsweises Verfahren zur Beschreibung des Elektroneneinfangs enthalten und Neutrinodruck-Effekte berücksichtigen. Basierend auf den Ergebnissen dieser Rechnungen erhalte ich die zur Zeit realistischsten Vorhersagen für das Gravitationswellensignal der Kollaps, Abprall, Abkling und frühen Nach-Abprallphase einer Kern-Kollaps-Supernova. Neben den {3+1} Simulationen diskutiere ich newtonsche axisymmetrische Kern-Kollaps-Supernova-Simulationen mit Schwerpunkten auf: (1) der Gravitationswellenabstrahlung in der späten Nach-Abprallphase durch Konvektionsströmungen, anisotropische Neutrinoemission und Proto-Neutronenstern Pulsationen und (2) der Gravitationswellensignatur des Kollapses weißer Zwergsterne zu Neutronensternen, der durch Akkretion eingeleitet wird.

We present our analysis of the Type II supernova DLT16am (SN 2016ija). The object was discovered during the ongoing D < 40 Mpc (DLT40) one-day cadence supernova search at r similar to 20.1 mag in the "edge-on" nearby (D = 20.0 +/- 4.0 Mpc) galaxy NGC 1532. The subsequent prompt and high-cadenced spectroscopic and photometric follow-up revealed a highly extinguished transient, with E(B - V) = 1.95 +/- 0.15 mag, consistent with a standard extinction law with R-V = 3.1 and a bright (M-V = -18.48 +/- 0.77 mag) absolute peak magnitude. A comparison of the photometric features with those of large samples of SNe II reveals a fast rise for the derived luminosity and a relatively short plateau phase, with a slope of S-50V = 0.84 +/- 0.04 mag/50 days, consistent with the photometric properties typical of those of fast-declining SNe II. Despite the large uncertainties on the distance and the extinction in the direction of DLT16am, the measured photospheric expansion velocity and the derived absolute V-band magnitude at similar to 50 days after the explosion match the existing luminosity-velocity relation for SNe II.

Supernova (SN) 2016bdu is an unusual transient resembling SN 2009ip. SN 2009ip-like events are characterized by a long-lasting phase of erratic variability that ends with two luminous outbursts a few weeks apart. The second outburst is significantly more luminous (about 3 mag) than the first. In the case of SN 2016bdu, the first outburst (Event A) reached an absolute magnitude M-r approximate to -15.3 mag, while the second one (Event B) occurred over one month later and reached M-r approximate to -18 mag. By inspecting archival data, a faint source at the position of SN 2016bdu is several times in the past few years. We interpret these detections as signatures of a phase of erratic variability, similar to that experienced by SN 2009ip between 2008 and mid-2012, and resembling the currently observed variability of the luminous blue variable SN 2000ch in NGC 3432. Spectroscopic monitoring of SN 2016bdu during the second peak initially shows features typical of an SN IIn. One month after the Event B maximum, the spectra develop broad Balmer lines with P Cygni profiles and broad metal features. At these late phases, the spectra resemble those of a typical Type II SN. All members of this SN 2009ip-like group are remarkably similar to the Type IIn SN 2005gl. For this object, the claim of a terminal SN explosion is supported by the disappearance of the progenitor star. While the similarity with SN 2005gl supports a genuine SN explosion scenario for SN 2009ip-like events, the unequivocal detection of nucleosynthesized elements in their nebular spectra is still missing.

Les supernovæ de type Ia (SNe Ia) sont devenues un outil important pour retracer l'expansion de notre Univers, leur étude est donc importante pour la cosmologie. Le modèle le plus populaire est celui de l'explosion d'une naine blanche (NB) accrétante dont la contraction relance la combustion sous la forme d'une déflagration subsonique, qui transiterait ensuite en une détonation supersonique. Ce scénario de détonation retardée repose sur un mécanisme physique de Transition Déflagration-Détonation (TDD) encore très mal compris, que nous étudions dans cette thèse.Les modèles actuels de détonation retardée reproduisent les observations en se fondant sur le mécanisme des gradients de Zel'dovich. Cependant, les échelles d'ignition n'étant pas résolues, ces simulations n'expliquent pas à elles seules la TDD, phénomène mal compris, même sur Terre, lorsqu'il s'agit de milieux non-confinés. D'autre part, ce mécanisme requiert une turbulence trop intense et impose des conditions probablement trop restrictives.C'est dans ce contexte que nous avons proposé un nouveau mécanisme de TDD: le chauffage acoustique de l'enveloppe du progéniteur. Un modèle simplifié, en géométrie plane, permet de mettre en évidence l'amplification d'ondes acoustiques (générés par une flamme turbulente) dans un gradient de densité similaire à ceux d'une NB. Selon leur fréquence et leur amplitude, leur amplification peut aller jusqu'à la formation d'un choc suffisamment fort pour initier une détonation. Ensuite, ce mécanisme est analysé en géométrie sphérique dans le cadre plus réaliste d'une NB en expansion. Une étude paramétrique montre la validité de notre mécanisme sur une gamme raisonnable de fréquences et d'amplitudes acoustiques.Finalement, quelques simulations MHD 2D et 3D, où l'on recherche une source de perturbations acoustiques, sont présentées pour démontrer le caractère réaliste de notre nouveau mécanisme de TDD. / Type Ia supernovae are an important tool to determine the expansion history of our Universe. Thus, considerable attention has been given to both observations and models of these events. The most popular explosion model is the central ignition of a deflagration in the dense C+O interior of a Chandrasekhar mass white dwarf, followed by a transition to a detonation (TDD). We study in this thesis a new mechanism for this transition.The most robust and studied progenitor model and the postulated mechanism for the TDD, the so called 'Zel'dovich gradient mechanism', are presented. State of the art 3D simulations of such a delayed detonation, at the price of some adjustments, can indeed reproduce observables. But due to largely unresolved physical scales, such simulations cannot explain the TDD by themselves, and especially, the physical mechanism which triggers this transition - which is not yet understood, even on Earth, for unconfined media. It is then discussed why the current Zel'dovich mechanism might be too constraining for a SN Ia model, pointing to a new approach, which is the core result of this thesis.In the final part, our alternative model for DDT in supernovae, the acoustic heating of the pre-supernova envelope, is presented. A planar model first proves that small amplitude acoustic perturbations (generated by a turbulent flame) are actually amplified in a steep density gradient, up to a point where they turn into shocks able to trigger a detonation. Then, this mechanism is applied to more realistic models, taking into account, in spherical geometry, the expanding envelope. A parametric study demonstrates the validity of the model for a reasonable range of acoustic wave amplitudes and frequencies.To conclude, some exploratory 2D and 3D MHD simulations, seeking for realistic acoustic source compatible with our mechanism, are presented.

We present late-time spectra of eight Type Ia supernovae (SNe Ia) obtained at > 200 d after peak brightness using the Gemini South and Keck telescopes. All of the SNe Ia in our sample were nearby, well separated from their host galaxy's light, and have early-time photometry and spectroscopy from the Las Cumbres Observatory. Parameters are derived from the light curves and spectra such as peak brightness, decline rate, photospheric velocity and the widths and velocities of the forbidden nebular emission lines. We discuss the physical interpretations of these parameters for the individual SNe Ia and the sample in general, including comparisons to well-observed SNe Ia from the literature. There are possible correlations between early-time and late-time spectral features that may indicate an asymmetric explosion, so we discuss our sample of SNe within the context ofmodels for an offset ignition and/or white dwarf collisions. A subset of our late-time spectra are uncontaminated by host emission, and we statistically evaluate our non-detections of Ha emission to limit the amount of hydrogen in these systems. Finally, we consider the late-time evolution of the iron emission lines, finding that not all of our SNe follow the established trend of a redward migration at > 200 d after maximum brightness.

La presence d’inhomogénéite de matière le long de la ligne de visée d’une source lumineuseprovoque la déviation des rayons lumineux : c’est l’effet de lentille gravitationnelle. Dans cette thèse, nous etudions l’effet de lentille gravitationnelle qui affecte les supernovae détectées par le Supernova Legacy Survey et induit une dispersion supplémentaire dans leur distribution en magnitude observée. Cet effet est mis en évidence par la mesure d’une corrélation positive entre : d’une part, le résidu au diagramme de Hubble c’est-à -dire à l’ajustement de la dépendance en redshift de la magnitude de la supernova ; d’autre part, la magnification calculée en modélisant les halos galactiques présents le long de la ligne de visée. Une corrélation positive est estimée, en utilisant les données à cinq ans du Supernova Legacy Survey. Le résultat obtenu est compatible avec les résultats précédemments obtenus sur un lot de supernovae plus restreint. / The presence of mass inhomogeneities along the line of sight of propagation of light fromdistant objects can induce deflection in the flight path of the photon. This phenomenon is called as gravitational lensing. Lensing can have both distortion (shear) and isotropic magnification effects on the source. We studied the effect of lensing magnification on supernova (SN) Ia in this thesis. Presence of lensing would introduce a source of contamination to the brightness distribution of the source (SN Ia in our case). Thus it also enables one to compute the lensing effect indirectly from the Hubble diagram (i.e. from the residual to the Hubble diagram). In this thesis we computed the correlation between these two effects : the Hubble residual and the computed lensing magnification for the SN by the line of sight foreground dark matter haloes. A detection of positive correlation between these two would signify the positivity of lensing signal detection. The data sample is the spectroscopic SNe Ia sample from the five years full SNLS data and the Hubble resiudals are those of the preliminary cosmology analysis performed on SNLS5 data. We obtain a signal of _ = 0.177 at 2.51_. This result is consistent with the previous SNLS three years data lensing analysis results.