Ce travail de thèse, s'intéresse dans deux parties distinctes à deux thématiques astrophysiques indépendantes : i) certains aspects de la formation stellaire sont traités dans une première partie, alors que la seconde, plus modeste, s'intéresse au rayonnement cosmique.<br /><br />Lorsqu'une étoile se forme, alors que l'accrétion sur l'objet central se poursuit, de gigantesques éjections de matière se produisent sous forme de jets et flots moléculaires bipolaires. Après une<br />introduction donnant une vision globale de tous les éléments <br />impliqués dans la formation stellaire, nous présentons les modèles "standards" pour les flots moléculaires. Dans un<br />troisième temps, nous construisons un modèle alternatif et complémentaire aux approches standards~: le modèle de transit. Il s'agit d'un modèle MHD, autosimilaire et qui considère le renversement d'un partie de l'écoulement lorsque le gaz en chute <br />approche de l'objet central. Les résultats montrent notamment que le modèle permet de rendre compte des taux de masses observés lors de la formation des étoiles massives, taux que les modèles standards atteignent difficilement. Le modèle est étudié de façon <br />extensive grâce à une exploration Monte Carlo de l'espace des paramètres et la mise en évidence de deux grandes familles de solutions. Le modèle de transit donne une description à grande échelle de l'environnement proto-stellaire et montre une forte structuration du milieu autant en densité qu'en vitesse. C'est dans un tel milieu que le jet issu du disque d'accrétion se propage, et une étude numérique préliminaire de cette propagation montre que la morphologie et la cinématique du jet est fortement affectée par le milieu ambiant. Nous en déduisons l'importance d'avoir un bonne description de ce dernier et la nécessité de ne pas se contenter des milieux "uniformes et au repos" généralement considérés. <br /><br />La seconde partie est consacrée à la partie nucléaire du rayonnement cosmique Galactique. Ce "rayonnement" est constitué de noyaux qui se sont propagés dans la Galaxie et son halo diffusif, après avoir été accélérés dans les chocs de supernovae. Certains de ces noyaux atteignent la Terre où ils<br />sont détectés. Comprendre la propagation de ces noyaux est essentiel pour remonter, à partir des mesures, aux abondances des noyaux dans les sources. Dans ce travail, nous nous intéressons spécifiquement au cas des noyaux lourds, en connection avec l'expérience UHCRE, et regardons comment la structure locale de la Galaxie, la "bulle locale", affecte la propagation des lourds. Nous trouvons que la sous-densité locale du voisinnage solaire joue effectivement un rôle dans la détermination des abondances sources et que l'effet tend à réduire les différences entre les abondances sources et les abondances solaires des noyaux. Nous donnons enfin dans un dernier chapitre quelques perspectives pour la poursuite de cette étude.

Le télescope spatial GLAST dont le décollage est prévu pour 2006 est destiné à l'astronomie gamma de haute énergie (de 30 MeV à 300 GeV). Il améliore d'un facteur 20 la sensibilité de son prédécesseur EGRET, et couvre un domaine d'énergie plus large. Le nombre de sources attendues pourrait s'élever jusqu'à dix mille.<br> L'utilisation d'un calorimètre segmenté longitudinalement et transversalement permet de mesurer l'énergie et la position des gerbes avec une bonne précision, malgré sa faible épaisseur. A partir de simulations et de tests sur faisceau, nous avons mis au point des méthodes de reconstruction adaptées aux divers domaines d'énergie et d'angle d'incidence : correction des pertes dans la matière passive du trajectographe, correction de fuites longitudinale, et ajustement de profil de gerbe. Les performances obtenues sont détaillées. Nous détaillons aussi la mesure de position dans un calorimètre segmenté et mettons en évidence un certain nombre de biais de mesure.<br> D'autre part, la forte augmentation du nombre de sources attendues et la possibilité d'observer des objets étendus motivent la mise au point de méthodes d'analyse plus efficaces que celles à base de maximum de vraisemblance utilisées actuellement. Nous proposons une méthode fondée sur l'analyse en ondelettes adaptée à la recherche de source sur un fond brillant et hautement structuré. La statistique des tranformées en ondelettes du fond est détaillée. La méthode a été testée sur les données d'EGRET et nous discutons son application à GLAST.<br> Enfin, nous proposons et discutons l'utilisation de GLAST comme télescope à électrons cosmiques de très haute énergie (de quelques centaines de GeV à quelques TeV). Nous discutons en particulier les implications d'une telle mesure vis-à-vis de la production d'électrons dans les restes de supernovae proches et de leur propagation dans le milieu interstellaire. Plusieurs modèles d'accélérations ont été envisagés au sein des restes connus au voisinage du Soleil.

Ce document expose une partie de l'activité de recherche que j'ai effectuée depuis mon arrivée dans le groupe AMS du LPSC en 1999 que j'ai rejoint juste après ma thèse. <br />A cette époque, le vol précurseur d'AMS (AMS01) venait d'avoir lieu et les premiers résultats étaient en cours de publication~: l'expérience AMS01 avait pris un volume important de données lors de ce vol dans la soute de la navette spatiale et une des principales surprises dans ces premiers résultats était la mise en évidence dans le flux des particules détectées d'une composante très importante de particules sous la coupure géomagnétique. <br />Cette coupure correspond à l'énergie minimale que doit avoir un rayon cosmique pour atteindre le voisinage de la Terre et toute particule du rayonnement cosmique sous cette coupure est repoussée par le bouclier magnétique terrestre. <br /><br />La motivation première du travail de phénoménologie présenté ici a été de comprendre l'origine de ces particules détectées sous la coupure géomagnétique et d'étudier leurs caractéristiques. Ce travail s'articule autour d'un outil de simulation Monte-Carlo qui comprend la génération des particules du rayonnement cosmique primaire, sa propagation dans le champ magnétique terrestre, l'interaction dans l'atmosphère et la production de particules secondaires et donc la formation de cascades de particules. Cet outil a tout d'abord été utilisé pour comprendre l'origine des particules sous la coupure géomagnétique et il a permis de montrer que ce sont des particules secondaires produites dans la haute atmosphère et s'en échappant pour ensuite être piégées dans le champ géomagnétique. <br /><br />On a de plus pu étudier de manière spécifique les différentes espèces détectées sous la coupure~: proton, électron et positron et noyaux légers.<br />On s'est notamment attaché à comprendre leurs principales caractéristiques qui ont mesurées par AMS01 comme les rapports positron/électron et $^3$He/$^4$He.<br /><br />Nous avons ensuite développé cet outil de simulation pour aborder les thématiques de la physique d'AMS02. Ainsi on a pu simuler le flux d'antiprotons et d'antideutons atmosphériques détectables au-dessus de l'atmosphère. On s'est de plus intéressé à ces flux dans l'atmosphère~: c'est un résultat important car les expériences embarquées sur ballon mesurant le flux d'antiprotons doivent prendre en compte la production atmosphérique pour déduire des flux mesurés la contribution d'origine cosmique. <br /><br />Le rayonnement cosmique constitue un outil unique d'étude des oscillations des neutrinos. La puissance de cet outil a été particulièrement mise en évidence par l'expérience Super-Kamiokande au Japon. Les paramètres d'oscillations sont déterminés grâce à la comparaison du flux de neutrinos estimé et du flux mesuré, notamment en comparant l'évolution du rapport $\nu_e/\nu_\mu$ avec l'angle zénithal, c'est à dire la distance de vol. La détermination des paramètres d'oscillation nécessite une connaissance précise des flux théoriques de neutrinos atmosphériques. La principale difficulté est d'avoir une simulation la plus correcte possible de l'interaction des particules et de la production de particules secondaires. On a pu de manière naturelle exploiter notre outil de simulation pour estimer les flux de neutrinos dans une approche complètement tridimensionnelle.<br /><br />Dans le chapitre 1, on présentera, après une très courte introduction au rayonnement cosmique, l'activité de phénoménologie de l'interaction du rayonnement cosmique avec l'atmosphère et le champ magnétique terrestre. Les principales caractéristiques de la simulation seront détaillées puis on présentera les différents résultats obtenus ces dernières années~: protons sous la coupure géomagnétique, électrons et positrons sous la coupure géomagnétique, noyaux légers sous la coupure géomagnétique, production d'antimatière dans l'atmosphère et l'étude de la production des neutrinos atmosphériques. <br /><br />Dans le chapitre 2, on présentera les perspectives de ces travaux mais aussi les activités concernant la physique du rayonnement cosmique auxquelles on va participer dans les prochaines années en termes d'instrumentation, d'analyse des données et de phénoménologie.

Thèse : Arts : Utrecht : 2000. / Bibliogr. p. 571-584. Notes bibliogr. Index.

Nous avons développé une méthode pour analyse isotopique de Yb et Er, deux terres rares aux propriétés chimiques identiques et aux températures de condensation différentes, avec comme objectifs (1) de déterminer la variabilité isotopique de ces éléments dans les processus pétrologiques terrestres, et (2) de comparer leurs compositions isotopiques dans les chondrites, la Terre et la Lune afin de déterminer le rôle potentiel de la condensation à haute température à partir de vapeurs qui a suivi l'impact géant à l'origine de la formation de la Lune. Les résultats obtenus montrent une plus grande variabilité des fractionnements isotopiques de Yb par rapport à ceux d'Er. Deux effets contribuent à cette différence : un effet oxydo-réducteur et un effet de température. La corrélation positive obtenue entre la composition isotopique en Yb, et le rapport La/Yb dans les échantillons terrestres, peut être interprétée par la présence d'une faible fraction d' Yb(2+), Yb étant majoritairement présent sous la forme Yb(3+). La kimberlite (liquide magmatique formé par un faible taux de fusion partielle) est enrichie en isotopes lourds et les grenats, résidus de fusion partielle, sont isotopiquement légers, tandis que les basaltes de ride ou d'îles ont des compositions isotopiques intermédiaires.La composition isotopique en Yb de la Lune est enrichie en isotopes légers par rapport à celle de la Terre et des chondrites. Dans le disque proto-lunaire, les frictions entre les phases fondues et gazeuses favorisent la migration des premiers condensats très réfractaires et enrichis en isotopes lourds vers la Terre, et celle de la vapeur enrichie en isotopes légers, vers l'extérieur, au-delà de la limite de Roche à partir de laquelle la Lune s'accrète. Ceci est un nouvel argument en faveur de la condensation de la Lune à partir de vapeur générée par un impact géant. La mesure de la composition isotopique d'Er dans les échantillons lunaires reflète pour la première fois la capture par 167Er des neutrons produits par interaction du rayonnement cosmique galactique avec la surface lunaire. L'apport de Er aux systèmes communément utilisés pour déterminer le spectre d'énergie des neutrons d'un matériau peut permettre de couvrir une gamme énergétique plus large et de disposer ainsi d'un proxy plus complet pour l'étude des histoires des irradiations des matériaux planétaires.

L'étude en laboratoire de matériaux extraterrestres provenant d'objets ayant peu ou pas évolué depuis leur formation il y a environ 4.6 milliards d'années, peut améliorer notre connaissance sur les débuts de notre système planétaire. Par ailleurs, la simulation en laboratoire de certains processus que ces matériaux sont susceptibles de subir au cours de leur histoire apporte également de précieuses informations pour l'interprétation des données issues des observations astronomiques ainsi que pour la compréhension de l'évolution des solides du Milieu Interstellaire jusqu'à leur incorporation dans des objets planétaires, objets incluant aussi toutes sortes de débris tels que les astéroÏdes, les comètes et toutes sortes de poussières accessibles à la collecte et/ou à l'observation.Au cours de cette thèse, l'analyse des matériaux organiques ainsi que des matériaux silicatés, jusqu'alors peu étudiés conjointement, dans les poussières stratosphériques d'origine cosmique, révèle une corrélation entre la minéralogie des grains et la longueur des chaînes carbonées. Ce lien ne semble pas le fruit de processus à la surface des corps parents des grains mais semble plutôt tracer des processus pré-accrétionnels. La conservation de composants peu altérés sur les corps parents dans les matériaux extraterrestres est encore une fois confirmée par la découverte, au cours de cette thèse, d'inclusions dans la météorite carbonée " Paris " dont les spectres infrarouges sont très similaires à ceux des composés carbonés observés dans le Milieu Interstellaire. L'étude de grains cométaires issus de la mission spatiale Stardust a montré, contrairement à l'idée que les comètes soient composées uniquement de matériaux primitifs puisque conservés dans un réservoir froid, que celles-ci contiennent aussi un certain nombre de matériaux formés à haute température, confirmant alors de précédentes analyses d'échantillons de Stardust et impliquant des échanges de matériaux à grande échelle radiale dans le jeune Système solaire.La deuxième partie de ce travail, consacrée à l'étude d'analogues de matière extraterrestre, porte sur le rôle qu'ont pu jouer les matériaux à partir desquels les planètes telluriques se sont formées dans l'apport de l'eau sur la Terre dans le cadre du scénario dit de " wet accretion ". Les expériences effectuées au cours de cette thèse visant à simuler les interactions entre silicates et vapeur d'eau ont montré que ces matériaux permettent de stocker d'importantes quantités d'eau à leur surface par adsorption des molécules de la phase gazeuse.

Les observations de la structure à grande échelle de l'Univers sont précieuses pour établir et tester des théories cosmologiques sur son origine et son évolution. Cette démarche requiert des outils appropriés d'assimilation des données, afin d'établir le contact entre les catalogues de galaxies et les modèles de formation des structures.Dans cette thèse, une nouvelle approche pour l'analyse ab initio et simultanée de la formation et de la morphologie de la toile cosmique est présentée : l'algorithme BORG infère les fluctuations de densité primordiales et produit des reconstructions physiques de la distribution de matière noire, en assimilant les relevés de galaxies dans un modèle cosmologique de formation des structures. La méthode, basée sur la théorie bayésienne des probabilités, fournit un moyen de quantifier précisément les incertitudes.On présente l'application de BORG aux données du Sloan Digital Sky Survey et on décrit la structure de l'Univers dans le volume considéré. On démontre que cette approche a mené à la première inférence quantitative des conditions initiales et du scénario de formation des structures observées. On utilise ces résultats pour plusieurs projets cosmographiques visant à analyser et classifier la toile cosmique. En particulier, on construit un catalogue de vides, décrits au niveau de la matière noire et non des galaxies. On présente des cartes probabilistes détaillées de la dynamique de la toile cosmique et on propose une solution générale pour la classification des structures en présence d'incertitude.Les résultats de cette thèse constituent une précise description chrono-cosmographique des inhomogénéités de la structure cosmique. / Surveys of the cosmic large-scale structure carry opportunities for building and testing cosmological theories about the origin and evolution of the Universe. This endeavor requires appropriate data assimilation tools, for establishing the contact between survey catalogs and models of structure formation.In this thesis, we present an innovative statistical approach for the ab initio simultaneous analysis of the formation history and morphology of the cosmic web: the BORG algorithm infers the primordial density fluctuations and produces physical reconstructions of the dark matter distribution that underlies observed galaxies, by assimilating the survey data into a cosmological structure formation model. The method, based on Bayesian probability theory, provides accurate means of uncertainty quantification.We demonstrate the application of BORG to the Sloan Digital Sky Survey data and describe the primordial and late-time large-scale structure in the observed volume. We show how the approach has led to the first quantitative inference of the cosmological initial conditions and of the formation history of the observed structures. We then use these results for several cosmographic projects aiming at analyzing and classifying the large-scale structure. In particular, we build an enhanced catalog of cosmic voids probed at the level of the dark matter distribution, deeper than with the galaxies. We present detailed probabilistic maps of the dynamic cosmic web, and offer a general solution to the problem of classifying structures in the presence of uncertainty.The results described in this thesis constitute accurate chrono-cosmography of the inhomogeneous cosmic structure.

Les interactions entre les galaxies et leur environnement à grande échelle constituent une pierre angulaire de la théorie de formation des structures. Cependant, derrière cette idée se cache une longue liste de processus. En effet, les galaxies grandissent au sein d'intenses courants de gaz à haut redshift et acquièrent du moment angulaire grâce aux couples de marée exercés par les grandes échelles, tout en fusionnant avec d'autres galaxies. Aucun de ces mécanismes n'est indépendant de la distribution de matière à grande échelle, fortement anisotrope, constituée d'un réseau de vides délimités par des murs, eux-mêmes segmentés par des filaments de haute densité dans lesquels la matière s'écoule en direction des noeuds compacts. La géométrie d'une telle structure influe fortement sur les écoulements cosmiques, notamment les flux de gaz et de galaxies en migration vers les noeuds. Cela modifie en conséquence la distribution et les propriétés des galaxies. Cette thèse explore certaines de ces corrélations entre les échelles galactiques et extra-galactiques dans la simulation cosmologique hydrodynamique HorizonAGN. Tout d'abord, j'analyse et quantifie l'orientation du moment angulaire des galaxies puis montre que les fusions majeures comme mineures peuvent provoquer d'importantes bascules de ce dernier. J'étudie par la suite la distribution des galaxies satellites autour de leur hôte plus massive et mets à jour des corrélations avec la direction du filament voisin ainsi qu'avec le plan de leur galaxie centrale. Enfin, j'étudie l'impact des fusions galactiques et de l'accrétion diffuse sur la taille et sur la forme des galaxies lors du pic cosmique de formation stellaire. / Interactions between galaxies and their larger scale environment is a central tenet of structure formation theory. However, this idea encompasses a long list of processes. Indeed, galaxies grow from intense gas inflows at high-redshift and acquire spin through tidal torques on larger scales while merging with one another at the same time. None of these processes is independent from the large scale distribution of matter, strikingly anisotropic and consisting of an extended network of voids delimited by sheets, themselves segmented by high-density filaments within which matter flows towards compact nodes where they intersect. Such a structure imprints its geometry on cosmic flows, especially gas inflows and drifting galaxies, ultimately shaping the distribution of galactic properties.This work investigates some of these correlations between galactic and extra-galactic scales in the hydrodynamical cosmological simulation Horizon-AGN. First, I analyze and quantify the spin orientations of galaxies and show that both minor and major mergers can drive important spin swings. I further investigate the distribution of satellite galaxies around a more massive host and find it to be also fairly correlated to the direction of the surrounding filament. However, this trend is in competition with a tendency for satellites to align their orbits in the central galactic plane especially in the inner parts of the halo.Finally, I study the impact of mergers and diffuse accretion on the size and shape of galaxies at the peak of cosmic star formation history. The main results statistically support the gas-poor minor merger scenario to interpret the loss of compacity of spheroids at low-z.

AMANDA-II est un télescope à neutrinos composé d'un réseau tri-dimensionnel de senseurs optiques déployé dans la glace du Pôle Sud.<p>Son principe de détection repose sur la mise en évidence de particules secondaires chargées émises lors de l'interaction d'un neutrino de haute énergie (> 100 GeV) avec la matière environnant le détecteur, sur base de la détection de rayonnement Cerenkov.<p><p>Ce travail est basé sur les données enregistrées par AMANDA-II entre 2000 et 2006, afin de rechercher des sources cosmiques de neutrinos.<p>Le signal recherché est affecté d'un bruit de fond important de muons et de neutrinos issus de l'interaction du rayonnement cosmique primaire dans l'atmosphère. En se limitant à l'observation de l'hémisphère nord, le bruit de fond des muons atmosphériques, absorbés par la Terre, est éliminé.<p>Par contre, les neutrinos atmosphériques forment un bruit de fond irréductible constituant la majorité des 6100 événements sélectionnés pour cette analyse.<p>Il est cependant possible d'identifier une source ponctuelle de neutrinos cosmiques en recherchant un excès local se détachant du bruit de fond isotrope de neutrinos atmosphériques, couplé à une sélection basée sur l'énergie, dont le spectre est différent pour les deux catégories de neutrinos.<p><p>Une approche statistique originale est développée dans le but d'optimiser le pouvoir de détection de sources ponctuelles, tout en contrôlant le taux de fausses découvertes, donc le niveau de confiance d'une observation.<p>Cette méthode repose uniquement sur la connaissance de l'hypothèse de bruit de fond, sans aucune hypothèse sur le modèle de production de neutrinos par les sources recherchées. De plus, elle intègre naturellement la notion de facteur d'essai rencontrée dans le cadre de test d'hypothèses multiples.La procédure a été appliquée sur l'échantillon final d'évènements récoltés par AMANDA-II.<p><p>---------<p><p>MANDA-II is a neutrino telescope which comprises a three dimensional array of optical sensors deployed in the South Pole glacier. <p>Its principle rests on the detection of the Cherenkov radiation emitted by charged secondary particles produced by the interaction of a high energy neutrino (> 100 GeV) with the matter surrounding the detector.<p><p>This work is based on data recorded by the AMANDA-II detector between 2000 and 2006 in order to search for cosmic sources of neutrinos. A potential signal must be extracted from the overwhelming background of muons and neutrinos originating from the interaction of primary cosmic rays within the atmosphere.<p>The observation is limited to the northern hemisphere in order to be free of the atmospheric muon background, which is stopped by the Earth. However, atmospheric neutrinos constitute an irreducible background composing the main part of the 6100 events selected for this analysis.<p>It is nevertheless possible to identify a point source of cosmic neutrinos by looking for a local excess breaking away from the isotropic background of atmospheric neutrinos;<p>This search is coupled with a selection based on the energy, whose spectrum is different from that of the atmospheric neutrino background.<p><p>An original statistical approach has been developed in order to optimize the detection of point sources, whilst controlling the false discovery rate -- hence the confidence level -- of an observation. This method is based solely on the knowledge of the background hypothesis, without any assumption on the production model of neutrinos in sought sources. Moreover, the method naturally accounts for the trial factor inherent in multiple testing.The procedure was applied on the final sample of events collected by AMANDA-II. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Avec une oeuvre dense et complexe, Sylvie Germain constitue aujourd'hui l'une des figures marquantes du paysage littéraire français. A partir d'un corpus formé d'une dizaine de romans, représentatifs de son oeuvre, cette étude essaie d'explorer son univers romanesque qui trouverait son fondement dans le Cosmos et ses quatre éléments. L'objet de cette thèse est donc l'étude de la place et de la fonction symboliques de l'imagination matérielle dans l'oeuvre romanesque de Sylvie Germain. Cette dernière met l'accent sur l'importance de l'hérédité, de la racine, de la transmission et des éléments qui marquent une mémoire familiale. En adoptant les approches thématique et psychanalytique, cette étude est menée sous l'angle du couple antithétique : enracinement/déracinement que nous nous proposons d'approcher d'abord dans son acception géographique pour l'étendre ensuite à toute forme d'arrachement, qu'il soit psychologique ou métaphysique. Nous nous proposons également de démontrer que ces deux désirs d'enracinement et de déracinement créent une nouvelle typologie humaine qui remplacerait l'ancienne typologie nomades/sédentaires. La volonté de déracinement se traduit souvent par une volonté de faire table rase du passé et de s'arracher à une filiation, tandis que l'enracinement exige un travail de réconciliation avec le passé et une quête de la filiation. Enfin, pour écrire cette oeuvre de mémoire, Germain développe un jeu intertextuel et intratextuel et inscrit son texte dans la filiation des récits de commencements et dans une tradition littéraire auxquels elle ne cesse de se ressourcer. / With a dense and complex work of fiction, Sylvie Germain has become a prominent figure in modern French literature. Refering to a large corpus of works illustrative of her fiction, this study attempts to explore her fictional universe that is based on the cosmos and its four elements. The subject of this thesis is therefore the study of space and the symbolic function of material imagination in Germain's novels. In fact, she puts emphasis on the importance of inheritance, roots, transmission, and the elements that mark a family memory. Germain resurrects the rootedness and uprootedness problematic that appeared in French literature in the beginning of the 20th century. Following the thematic and psychoanalytical approaches, this study is built on the binary opposition: rootedness and uprootedness, first within a geographical framework, which later extends to every form of extraction, be it psychological or metaphysical. This study also attempts to prove that both desires of rootedness and uprootedness create a new human typology that would replace the old nomadic/sedentary typology. The will for uprootedness is often translated by the will to make a tabula rasa of the past and to split from a filiation, whereas rootedness requires reconciliation with the past and implies a quest for filiation. Finally, in order to depict memory, Germain develops a pattern of intertextuality and intratextuality, inscribing her text in the line of genesis narratives and in a literary tradition, which both ceaselessly inspire her work.