Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La Collaboration ANTARES exploite actuellement un détecteur sous-marin Che-renkov dédié à l'astronomie neutrino de haute énergie. Le but principal de cette expérience est de détecter les sources cosmiques de neutrinos, afin de révéler les sites de production des rayons cosmiques. Parmi les sources candidates figurent celles où a lieu l'accélération de ces rayons cosmiques dans les jets relativistes, comme les noyaux actifs de galaxie, les sursauts gamma et les microquasars. Les microquasars sont des systèmes stellaires binaires formés par un objet compact accrétant la matière d'une étoile compagnon. Ce transfert de masse est responsable de l'émission de rayons X, tandis que les forces magnétiques du plasma d'accrétion peuvent causer la création de jets relativistes qui sont observés par des télescopes radio grâce au rayonnement synchrotron non thermique émis par les particules chargées accélérées dans ces jets. Dans certains systèmes, la corrélation entre les courbes de lumière des rayons X et les courbes radio indique une interaction forte entre accrétion et éjection. Certains microquasars émettent également des rayons gamma de haute et très haute énergie (jusqu'à quelques dizaines de TeV). Dans ce travail de thèse, une recherche d'émission de neutrinos provenant de microquasars a été conduite avec une approche multi-messager (photon/neutrino). Les données des satellites RXTE/ASM et SWIFT/BAT, ainsi que du télescope gamma FERMI/LAT ont été étudiées afin de sélectionner les périodes dans lesquelles se produisent les jets relativistes. / The ANTARES collaboration has successfully built, deployed and is currently operating an underwater Cherenkov detector dedicated to high energy neutrino astronomy. The primary aim of the experiment is to detect cosmic sources of neutrinos in order to reveal the production sites of cosmic rays. Among the sources likely to be significant sources of neutrinos are those accelerating relativistic jets, like gamma ray bursts, active galactic nuclei and microquasars. Microquasars are binary systems formed by a compact object accreting mass from a companion star. The mass transfer causes the emission of X-rays, whereas the onset of magnetic forces in the accreting plasma can cause the acceleration of relativistic jets, which are observed by radio telescopes via their non-thermal synchrotron emission. In some systems, a correlation between X-ray and radio light curves indicates an interplay between accretion and ejection respectively. Some microquasars are also high energy and very high energy gamma ray emitters. In this thesis, a time dependent search for neutrino emission from microquasars was performed with a multi-messenger approach (photon/neutrino). The data from the X-ray monitors RXTE/ASM and SWIFT/BAT, and the gamma-ray telescope FERMI/LAT were used to select transient events in which the source was supposed to accelerate relativistic jets. The restriction of the analysis to the ejection periods allows a drastic reduction of atmospheric muon and neutrino background, and thus to increase the chances of a discovery. The search was performed with the ANTARES data taken between 2007 and 2010.

En 1761, financée par le Roi de Danemark, une expédition scientifique part pour le Yémen, un philologue, un naturaliste, un astronome cartographe, un médecin, un artiste, un domestique : ils doivent y séjourner deux à trois ans et en rapporter un maximum d’informations sur le pays, sur ses langues présentes et anciennes, notamment sur le vocabulaire botanique et animal qui pourrait être mis en liaison avec les langues de la Bible, hébreu et araméen, et des cartes précises fondées sur les observations astronomiques. Cinq mois après l’arrivée dans le pays, le décès du philologue, suivi bientôt de ceux du naturaliste, du domestique et du dessinateur, incitera les deux survivants à partir pour l’Inde, où le médecin succombera rapidement. Resté seul, et rentrant par le Golfe Persique, la Mésopotamie et la Turquie, l’astronome cartographe Niebuhr continuera à effectuer les observations et mesures pour lesquelles il avait été formé, et y ajoutera dans tous les domaines où il le pourra la collecte d’informations ou les travaux du ressort de ses compagnons décédés, se muant ainsi en véritable ethnographe. De retour au Danemark, Niebuhr se fera l’éditeur de quatre volumes en allemand pour lui-même plus trois volumes en latin pour les travaux du naturaliste. Bien que très tard dans sa vie il ait été élu associé étranger de l’Institut national, surtout pour ses travaux ethnographiques et notamment la copie exacte d’inscriptions cunéiformes à Persépolis, ses travaux proprement astronomiques et cartographiques n’ont jamais été vraiment mis sous les yeux des savants francophones : combler cette lacune tout en rappelant le succès de l’expédition danoise est un des buts du présent travail. / In 1761 an expedition funded by the King of Denmark embarks for Yemen. It comprises a philologist, a naturalist, an astronomer-cartographer, a physician, a draughtsman and a servant. They are expected to spend two or three years away and return with as much information as they can about the country, its current and past languages, including botanical and zoological terminology which could be linked to Biblical terms in Hebrew and Aramaic as well as detailed maps based on astronomical observations. Five months after reaching Yemen the philologist dies and so do shortly afterward the naturalist, the servant and the draughtsman which leads the two survivors to leave for India where the physician also passes away after a short while. Carsten Niebuhr, the astronomer-cartographer left by himself returns by way of the Persian Gulf, Mesopotamia and Turkey and continues to make the observations and measurements he was trained for but also takes upon himself to collect information in other fields that were to be covered by his deceased companions thereby becoming a proper ethnographer. Back in Denmark, Niebuhr publishes four volumes in German of his own work and another three in Latin from the work of the naturalist. Although he was belatedly elected a Foreign Associate of the French National Institute, for his ethnographic works mostly, including copies of cuneiform inscriptions in Persepolis, his astronomical and cartographic contributions were never really accessible to French scholars. This is one of the objectives of this research as well as reappraising the achievements of the Danish expedition to Arabia.

La mission Herschel est un des projets phare du programme scientifique de l'agence spatiale européenne (ESA). Son objectif est d'explorer le ciel dans l'une des régions du spectre électromagnétique les moins connues à ce jour : l'infrarouge lointain. Sa résolution, sa sensibilité mais aussi son domaine spectral font de Herschel un observatoire unique et parfaitement adapté à l'étude des mécanismes de formation d'étoiles et d'évolution des galaxies. Parmi les autres thµemes scientifiques qui bénéficieront des observations Herschel se trouvent les noyaux actifs de galaxie, les disques circumstellaires ou encore les comµetes de notre systµeme solaire.<br />De nombreux instituts de recherche ont participé à l'élaboration de ce projet ambitieux, notamment le CEA qui a développé un nouveau type de détecteur bolométrique pour le photomµetre de l'instrument Herschel/PACS.<br />Ce manuscrit rend compte du travail de recherche que j'ai effectué au Service d'Astrophysique du CEA dans le cadre de ma thµese de doctorat. Ma tâche a consisté d'une part à développer une procédure de caractérisation adaptée aux nouvelles matrices de bolomµetres du CEA, et d'autre part à réaliser l'étalonnage du photomµetre PACS et à optimiser ses performances dans les différents modes d'observation ouverts à la communauté astronomique.<br />Dans ce manuscrit, je présenterai les grandes lignes de l'astronomie infrarouge de la découverte du rayonnement infrarouge par William Herschel à la réalisation de l'Observatoire Spatial Herschel. Je décrirai également les développements d'hier et d'aujourd'hui dans le domaine de la bolométrie refroidie afin de mettre en perspective les innovations apportées par le CEA, à savoir la fabrication collective de bolomµetres, la thermométrie haute impédance, le multiplexage à froid et l'absorption du rayonnement par cavité résonante. J'exposerai ensuite le principe de fonctionnement des matrices de bolomµetres, étape nécessaire pour comprendre la problématique de la procédure de caractérisation que nous avons mise au point. Puis je présenterai et analyserai en détail les résultats obtenus lors de la campagne d'étalonnage du Photomµetre PACS qui s'est achevée en Juin 2007. Enfin, je traduirai les mesures réalisées en laboratoire en terme de performances "observationnelles" du Photomµetre PACS.

La thèse présentée ici concerne la recherche et l'étude de jeunes vestiges de supernova à partir des observations menées avec l'instrument IBIS/ISGRI à bord du satellite européen gamma INTEGRAL. Ce travail de recherche porte sur deux thèmes principaux que sont<br />la nucléosynthèse et l'accélération de particules. Le premier thème est abordé par l'étude des raies émises lors de la décroissance radioactive du 44Ti, élément à courte durée de vie (Tau ~ 86 ans) exclusivement produit aux premiers instants du phénomène de supernova, et le deuxième par l'étude de l'émission continue non-thermique sous-jacente, preuve<br />observationnelle de l'accélération de particules au sein des vestiges de supernova. <br /><br />Le manuscrit est divisé en quatre parties. La première partie porte sur une présentation générale des<br />supernovae des points de vue observationnel et théorique. La deuxième partie décrit le satellite INTEGRAL et les principaux instruments à bord, les méthodes d'imagerie et de détection avec l'instrument IBIS/ISGRI, ainsi que mon investissement personnel sur<br />le développement d'outils spécifiques liés à l'analyse de données : la correction en énergie des évènements, cruciale pour l'étude des raies gamma comme celles issues de la décroissance du 44Ti, la recherche des pixels bruyants, importante pour l'étude de l'émission non-thermique à basse énergie autour de 20 keV,<br />la création de cartes de fond mesuré sur IBIS/ISGRI, et la mise en place d'une chaine de traitement alternative. Je présente également une méthode pour estimer le flux et la significativité d'une source étendue observée par un instrument à masque codé comme IBIS/ISGRI, ainsi qu'une première application de cette méthode sur l'amas de Coma. Les résultats obtenus sur les vestiges des<br />supernovae historiques tels que Cassiopeia A, Tycho, et Vela Junior sont exposés dans la troisième partie. Le premier chapitre de la dernière partie pose la problématique des jeunes vestiges de supernova manquants et présente une étude de la détectabilité des<br />supernovae dans le domaine visible, à partir d'un modèle d'extinction interstellaire galactique. Le deuxième chapitre rapporte les résultats de la recherche de jeunes vestiges de supernova dans le plan galactique par l'intermédiaire des raies de décroissance du 44Ti ainsi que par une approche multi-longueur d'onde, du domaine radio (VLA) à la nouvelle fenêtre d'observation au TeV (HESS). Je discusse également les contraintes apportées sur la fréquence des explosions et sur les<br />taux de production de cet élément, vis-à-vis des observations IBIS/ISGRI et de l'abondance solaire du 44Ca.

Le Gamma Large Array Space Telescope (GLAST), d es septembre 2007, observera les rayons entre 100 MeV et 300 GeV. Leur direction est mesurée par un trajectographe en couches à pistes de Si, leur énergie par un calorimètre rendu hodoscopique gr^ ace a la disposition de ses barreaux de CsI(Tl). Pesant près de deux tonnes, une structure en fibres de carbone rigidifiée par de l'époxy les soutient pour les protéger durant l'envol. Dans un barreau, un signal crée par un dépôt d'énergie est attenue en fonction de la distance parcourue. Un système de lecture compose d'une double diode a chaque extrémité permet alors de mesurer l'énergie déposée et sa position moyenne. Sur Terre, la calibration s'effectue grâce aux muons cosmiques. Un rayon interagit en créant une gerbe électromagnétique. Les contraintes spatiales sur la conception du calorimètre font que seule une fraction de l'énergie y aboutit, ce en fonction de l'énergie, l'orientation et la proximité aux parois de la gerbe. L'énergie (E) est reconstruite en optimisant, en fonction de ces paramètres, un estimateur base sur l'énergie mesurée dans le calorimètre (Q) et des observables réduisant la variance de Q car anti corrélées a celle-ci a Exe. L'algorithme de reconstruction procède à un maximum de vraisemblance sur cet estimateur. Les rayons extragalactiques peuvent initier des cascades électron-photon sur le fond de photons. Les spectres observes dépendent de l'atténuation des rayons, permettant en retour une mesure du fond infrarouge, et de l'émission de leurs cascades. Une signature spectrale du champ magnétique extragalactique est alors perceptible.

Thesis (doctoral)--Université de Paris IV, 1976. / Bibliography: p. 1005-1016.

Depuis 1995 et la découverte de la première exoplanète autour d'une étoile de la séquence principale, de nombreux projets ayant pour objectif la détection de planètes extrasolaires ont été développés. À ce jour, la majorité des planètes ont été découvertes par des méthodes indirectes. En effet, la détection directe est rendue très difficile par le très grand contraste entre l'étoile et la planète ainsi que par la très haute résolution angulaire requise. Une solution à cette problématique est la coronographie. De façon générale, un coronographe est un instrument dont l'objectif est d'atténuer le flux de l'étoile en diminuant la diffraction instrumentale. J'ai étudié ce système pour deux instruments, en l'abordant avec deux angles de vue très différents et complémentaires. J'ai tout d'abord étudié le système coronographique de phase à quatre quadrants de l'instrument MIRI (``Mid-InfraRed Instrument'') sur le télescope JWST (``James Webb Space Telescope''), instrument dont l'un des objectifs principaux est la détection d'exoplanètes de type Jupiter. J'ai, dans un premier temps, participé au travail de recette des coronographes puis je me suis focalisée sur des simulations numériques. J'ai, dans ce cadre, établi la statistique de détection d'exoplanètes pour un échantillon d'étoiles proches. J'ai ensuite évalué les limitations du pointage en mode coronographique puis les spécifications des algorithmes de bord ainsi que les procédures de centrage. Une autre méthode est utilisable pour détecter des exoplanètes sur le JWST : la méthode des transits. Je l'ai étudiée dans le cas particulier d'une Terre primitive, en considérant deux des instruments du JWST. Dans un deuxième volet, je me suis intéressée aux possibilités de détection directe d'exoplanètes telluriques sur les ELTs (``Extremely Large Telescopes'') en utilisant un système coronographique. Le rapport de flux entre la planète et l'étoile est, dans ce cas de $2.10^{-10}$ en proche infrarouge. J'ai étudié, à partir d'une modélisation analytique et numérique détaillée, l'imagerie différentielle simultanée en aval du coronographe; j'ai quantifié l'impact des aberrations statiques et montré que les contraintes imposées sur la qualité des optiques étaient très fortes. Une autre contrainte très forte sur la détection d'exoplanètes est le bruit de photons qui est imposé par le niveau de l'image directe et donc par les résidus liés aux imperfections du front d'onde issu de l'optique adaptative; j'ai donc étudié l'intérêt d'installer un ELT au dôme C où la turbulence est moins importante et donc la correction meilleure. J'ai enfin estimé les limitations supplémentaires apportées par l'utilisation de coronographes réels (donc imparfaits) et par des systèmes de<br />calibration spectrale.

Dissertation--Philosophische Fakultät--Tübingen--Eberhard-Karls-Universität, 2003. / Bibliogr. p. 333-356.