Thèse de doctorat : Zoologie : Faculté des sciences de Paris : 1847. / Titre provenant de l'écran-titre.

Th.--Sci. phys.--Paris 11--Orsay, 1981. N°: 2515.

Le but de ce projet est de démontrer la capacité de l'instrument SITELLE à détecter et à caractériser des galaxies à raies d'émission en arrière-plan d'observations déjà obtenues pour d'autres objectifs scientifiques. Pour ce faire, cinq champs, visant les objets AT Cnc, Arp 94, NGC 1637, Abell 1413 et Abell 2261, ont été étudiés de manière visuelle et avec un algorithme de détection à seuil pour identifier des candidats de galaxies à raies d'émission. Ces méthodes ont permis de trouver un total de 157 galaxies à émission, dont 35 jamais encore cataloguées selon la base de données NED. Par la suite, la modélisation des spectres de chaque galaxie, avec le logiciel ORCS, a permis d'obtenir les décalages vers le rouge de toutes les galaxies, dont 20 avec des décalages confirmés (plus d'une raie dans le spectre) et 143 valeurs de décalage vers le rouge jamais obtenues auparavant. La modélisation des spectres a aussi permis d'estimer le taux de formation stellaire de toutes les galaxies présentant des raies spectrales Hα, Hβ ou [OII]λ3727, pour un total de 153 taux de formation stellaire. En conclusion, le projet démontre bien la capacité de SITELLE à réaliser de telles observations, mais une détection des galaxies à émission, une identification des raies spectrales et une modélisation automatique des spectres seraient nécessaires pour l'appliquer à l'ensemble des observations de SITELLE. / The aim of this project was to demonstrate the ability of the SITELLE instrument to detect and characterize galaxies with emission lines in the background of observations already obtained for other scientific purposes. To do this, five fields, targeting AT Cnc, Arp 94, NGC 1637, Abell 1413 and Abell 2261, were studied visually and with a threshold detection algorithm to identify candidate emission-line galaxies. These methods found a total of 157 emission galaxies, including 35 never before catalogued according to the NED database. Subsequently, the modelling of the spectra of each galaxy, with the ORCS software, made it possible to obtain the redshifts of all the galaxies, including 20 with confirmed shifts (more than one line in the spectrum) and 143 never before obtain redshift values. The modelling of the spectra also made it possible to estimate the star formation rate of all the galaxies presenting Hα, Hβ or [OII]λ3727 spectral lines, for a total of 153 star formation rates. In conclusion, the project clearly demonstrates SITELLE's ability to carry out such observations, but automatic detection of emission galaxies, identification of spectral lines and modelling of spectra would be necessary to apply this technic to all of SITELLE's observations.

Cette thèse porte sur la modélisation du spectre de l'hélium dans les protubérances solaires quiescentes. Les protubérances sont des structures magnétiques confinant un plasma froid et dense par rapport au plasma coronal environnant. Malgré sa très grande importance, aucun calcul théorique hors Equilibre Thermodynamique Local (ETL) n'a été mené sur une large gamme du spectre de l'hélium observable dans les protubérances depuis les travaux de Heasley et ses collègues, parus entre 1974 et 1983. Cette étude s'attache donc à effectuer de nouveaux calculs hors ETL, en éliminant de nombreuses restrictions présentes dans les travaux de Heasley et al. On obtient le spectre émergent de l'hélium dans une protubérance à une dimension, isotherme et isobare, pour un modèle d'hélium à 34 niveaux d'énergie (He I + He II + He III). Les études théoriques menées ici montrent les différents effets que peuvent avoir les paramètres physiques de nos modèles sur les populations des principaux niveaux d'énergie de l'hélium ainsi que sur les intensités émises. Une partie du travail est également consacrée à la comparaison avec des observations faites avec les spectromètres SUMER et CDS embarqués à bord de SoHO, ce qui permet un diagnostic de la structure observée. Cette étude a uniquement porté sur les protubérances solaires quiescentes pour des modèles isothermes et isobares. L'outil de diagnostic hors ETL dont nous disposons maintenant constitue un apport considérable pour l'interprétation des observations. Les perspectives seraient d'améliorer notre compréhension de la formation du spectre de l'hélium dans d'autres conditions physiques, et d'appliquer notre méthode de diagnostic à d'autres objets de l'atmosphère solaire et à d'autres situations astrophysiques.

Les spectres d'échantillons naturel et enrichi en 13C du dioxyde de carbone ont été enregistrés entre 5851 et 7045 cm-1 par CW-Cavity Ring Down Spectroscopy à très haute sensibilité. Environ 8000 transitions appartenant à huit isotopologues de CO2 (12C16O2, 13C16O2, 16O12C18O, 16O12C17O, 16O13C18O, 16O13C17O and 12C18O2) ont été mesurées avec une précision estimée de 1 × 10-3 cm-1. Les paramètres spectroscopiques ont été obtenus pour un total de 238 bandes, la plupart nouvellement observées. Un certain nombre de résonances ont été observées et identifiées. Les données expérimentales disponibles dans la littérature et celles obtenues au cours de cette thèse ont été utilisées pour améliorer les paramètres du modèle effectif qui reproduit les positions avec un accord proche de leurs incertitudes expérimentales. Les intensités de 2039 et 952 raies ont été mesurées pour 13C16O2 et 12C16O2. Dans le cas de 12C16O2 la plupart des intensités mesurées appartiennent aux bandes perpendiculaires et "interdites". Ces données expérimentales, combinées à des données publiées, ont été utilisées pour améliorer les paramètres du moment dipolaire effectif de ces deux isotopologues. L'ensemble de ces paramètres reproduit les intensités mesurées aux incertitudes expérimentales près. Quatre cas de résonance interpolyade ont été observés pour la première fois dans le cas de CO2. Cette thèse apporte une contribution importante aux bases de données spectroscopiques du dioxyde de carbone : CDSD et HITRAN. Les résultats obtenus ont été intégrés dans la base de données HITRAN qui fait référence pour la physique de l'atmosphère.

La résonance cyclotronique ionique est utilisée dans certains modèles pour fournir la contribution nécessaire à l'accélération du vent solaire "rapide", voire pour chauffer la couronne solaire. Elle est souvent associée, dans ces modèles, à une cascade turbulente d'ondes d'Alfvén, dont les ondes cyclotroniques ioniques constituent la limite haute-fréquence. Ces modèles s'appuient en particulier sur certaines caractéristiques des distributions cinétiques ioniques observées dans la haute couronne (par spectroscopie) et dans le vent solaire (mesures in situ), telles que chauffage préférentiel en fonction du rapport charge-sur-masse (q/m), anisotropies de températures, ou vitesses différentielles. <br />L'objet principal de cette thèse consiste à mettre en évidence des signatures d'ondes d'Alfvén et d'ondes cyclotroniques dans la basse couronne solaire (<1.5 rayons solaires), dans l'intention de mieux contraindre l'énergie réellement présente sous forme d'ondes, et celle effectivement dissipée dans la couronne. <br />Pour cela, j'ai utilisé les largeurs des raies coronales appartenant à des ions de différents q/m, observées à l'aide du spectromètre SUMER opérant dans l'extrême-UV, et embarqué à bord du satellite SOHO. J'ai séparé les deux principales contributions à ces largeurs : effets Doppler thermique et "non-thermique" (lequel est potentiellement dû à la présence d'ondes d'Alfvén), en analysant le gradient des largeurs en fonction de l'altitude au dessus du limbe solaire. Lors de ce travail, j'ai montré l'importance de corriger les profils de raies observés de l'effet de la lumière diffusée instrumentale. <br />J'ai mis en évidence deux signatures de chauffage préférentiel dans un trou coronal : les ions de plus petits q/m sont plus chauds que les autres à une altitude donnée, et ils sont davantage chauffés quand l'altitude augmente. Par ailleurs, les courbes de températures en fonction de q/m présentent une tendance similaire dans un trou coronal et dans une région de "soleil calme", ce qui laisse penser que la résonance cyclotronique ionique se produit à toutes les latitudes. <br />Ces résultats me permettent de suggérer quelques pistes pour la modélisation des échanges entre ondes, ions minoritaires et protons.

Les verres dopés par des ions de terres rares ou/et des nanoparticules de semi-conducteurs continue à faire l’objet de plusieurs recherches grâce à leur efficacité dans les domaines d’optoélectroniques. En effet, ces matériaux sont parmi les candidats potentiels pour des applications en photonique tels que les amplificateurs à fibre optique, les convertisseurs de lumière, les capteurs et les guides d'ondes 3D.Dans le cadre de cette thèse, des verres à base de silice (SiO2)dopé par des ions d’europium (Eu3+) ont été préparés par le processus sol-gel. Afin de mieux disperser les ions de terres rares et d’améliorer leur émission, les verres ont été codopés par le phosphore et/ou l’aluminium. Des nanoparticules de semi-conducteur (CdS) ont été aussi introduite dans le verre afin d’augmenter l’absorbance de la lumière excitatrice et d’obtenir une émission plus intense des ions Eu3+. Les verres préparés ont été analysés par photoluminescence et par la technique de rétrécissement des raies de luminescence (FLN). Ces mesures ont été suivi par des simulations par la méthode de dynamique moléculaire (DM)afin d’étudier l’effet de phosphore et/ou de l’aluminium sur l’environnement local des ions d’europium et la dispersion de ces ions dans la matrice vitreuse. La présence de deux types de sites des ions d’europium dans le verre de silicophosphates a été mise en évidence et a été confirmé par les deux techniques (FLN et DM). L’effet des nanoparticules de CdS sur l'émission des ions Eu3+dans un verre de silicophosphate a été aussi étudié et il a été montré que l’émission des ions Eu3+ est considérablement dépendante de la concentration des nanoparticules de CdS et de la température de recuit. / Glasses doped with rare earth ions and/or semiconductor nanoparticles continues to be the subject of several studies due to their effectiveness in optoelectronic fields. Indeed, these materials are among the potential candidates for photonic applications such as optical fiber amplifiers, light converters, sensors and 3D waveguides. As part of this thesis, silica-based glasses (SiO2) doped with europium ions (Eu3+) were prepared by the sol-gel process. In order to better disperse the rare earth ions and improve their emission, the glasses were codoped with phosphorus and/or aluminum. Semiconductor nanoparticles (CdS) were also introduced into the glass in order to increase the absorbance of the excitation light and to obtain a more intense emission of Eu3+ ions. The prepared glasses were analyzed by photoluminescence and by the technique of Fluorescence line narrowing (FLN). These experimental measurements were followed by theoretical simulations using the molecular dynamics method (DM) to study the effect of phosphorus and/or aluminum on the local environment of the europium ions and their dispersion in the vitreous matrix. The presence of two types of europium ion sites in the glass silicophosphates has been demonstrated and confirmed by two techniques (FLN and DM). The effect of CdS nanoparticles on the emission of Eu3+ ions in a glass silicophosphate was also studied and it was shown that the emission of Eu3+ ions is considerably dependent on theconcentration of CdS nanoparticles and annealing temperature.

Ce mémoire présente trois algorithmes qui ensemble, ont pour objectifs d’estimer la direction d’arrivée de sources sonores composées de raies spectrales non-stationnaires. Ces algorithmes permettent de faire une localisation à haute-résolution qui surpasse les performances d’un corrélateur. Le premier algorithme a comme objectifs d’estimer et de pister les composantes fréquentielles contenues dans un spectre échantillonné par un réseau linéaire uniforme. Le second utilise une version adaptée de l’algorithme MUSIC afin d’estimer la direction d’arrivée de chacune des raies spectrales pistées. Le troisième permet de focaliser les directions d’arrivée de chacune des raies spectrales vers la source qui les a émises afin de la localiser de façon précise. Finalement, ce mémoire présente des mesures expérimentales et des simulations afin de valider le fonctionnement des algorithmes.

La distribution tridimensionnelle de la matière interstellaire (ou milieu interstellaire, MIS) dans la Galaxie est un outil très général encore peu développé aujourd'hui, une raison majeur étant la difficulté d'estimer les distances aux complexes nuageux, une situation qui va changer très prochainement grâce à la mission Gaia. En effet, la détermination des distances aux nuages fait appel à la technique des mesures d'absorption le long des lignes de visée vers les étoiles, et donc requiert les valeurs de leurs distances, lesquelles seront précisément mesurées par Gaia. Une des techniques permettant d'estimer la structure 3D du MIS est l'inversion des colonnes absorbantes de gaz et de poussière mesurées vers un grand nombre d'étoiles situées à différentes distances et dans différentes directions. Le travail présenté dans cette thèse contribue à la constitution des bases de données nécessaires à cette technique, pour le milieu interstellaire proche, à l'étude des résultats de ces inversions, ainsi qu'aux liens entre différents traceurs de la matière interstellaire. L'ensemble se place dans la perspective des avancées qui seront permises en ce domaine grâce à Gaia et aux programmes en support à la mission. Le titre de cette thèse fait en ce sens référence aux utilisations des cartographies du MIS proche comme test des outils d'inversion qui doivent être développés vers les plus grandes échelles dans le contexte de la mission, et d'autre part aux utilisations des cartes comme supports à la détermination des paramètres stellaires, en fournissant des contraintes sur le rougissement lorsque celui-ci ne peut être déduit de façon indépendante par les observations spectroscopiques. Une première partie concerne l'acquisition et l'analyse de données spectroscopiques, avec en particulier la correction des raies telluriques et l'extraction des informations sur les raies interstellaires du sodium neutre NaI et du calcium ionisé CaII. Une deuxième partie présente l'ensemble des résultats. Une troisième partie est consacrée aux distributions 3D obtenues par inversion de la base ainsi augmentée, et à la recherche de liens entre les nuages denses proches reconstruits en 3D et les mesures d'émission radio par HI et CO. Une quatrième partie est une étude préparatoire aux analyses des relevés spectroscopiques en support à Gaia. Un premier volet est l'étude des incertitudes liées à la saturation des raies interstellaires du sodium neutre pour les étoiles distantes et aux méthodes potentielles pour les réduire. Un second volet est consacré à l'extraction de deux bandes interstellaires diffuses et à l'étude de leur corrélation avec les autres traceurs, ainsi qu'aux interprétations des valeurs anormales de ces bandes diffuses. Le but premier de ces études est la recherche d'une évaluation de l'extinction indépendante des mesures photométriques de Gaia, pour les objets distants.

Dans ce travail de thèse, nous analysons pour la première fois à l'aide de la technique d'imagerie doppler, les raies photosphériques de deux étoiles T Ttauri à faibles raies d'émission, pour cartographier leur brillance de surface et localiser ainsi les inhomogenéités en température, qui signent la présence de forts champs magnétiques. Pour ce faire, nous avons développé une méthode numerique fondée sur la paramétrisation de taches, dont les caractéristiques sont déterminées lors de la minimisation, de type moindres carrés, des différences entre les modèles de raie calculés et l'ensemble des raies (issues de divers éléments chimiques) observées à plusieurs phases rotationnelles. Nous étudions le type et l'amplitude de déformations engendrées par la présence de taches froides, ce qui nous permet d'en déduire les conditions optimales d'application de l'imagerie doppler. Nous etudions par ailleurs les limitations intrinséques de cette technique déterminées par la qualité des données (résolution instrumentale et rapport signal sur bruit). L'application à des étoiles T Tauri, jeunes étoiles en fin de formation, similaires au soleil dans sa jeunesse, nous permet de mettre en évidence la présence de larges taches froides, préférentiellement localisées aux latitudes élevées. La position de ces taches suggère une géometrie de type dipolaire pour le champ magnétique. Seule une étude exhaustive pourra déterminer si cette géometrie est commune à toute cette classe d'étoiles, ou si elle est liée à des caractéristiques particulières (fort taux de rotation 70km/s ; 80 km/s). cette réponse est cruciale pour déterminer l'origine du champ magnétique : fossile, engendré par un mecanisme particulier de type dynamo, peut-etre les deux à la fois. L'application future de cette technique aux etoiles T Tauri classiques, supposées etre entourées d'un disque d'accrétion, sera determinante pour comprendre l'interaction entre l'environnement circumstellaire et l'objet central.