En 1970, des vols ballons ont mis en évidence une structure dans le spectre d'émission gamma de la région du centre Galactique. Située vers 511 keV, cette signature spectrale a rapidement été associée à la raie traçant l'annihilation d'électrons avec leurs anti-particules, les positons.<br />Cependant, les multiples scénarios astrophysiques envisagés pour expliquer l'injection de positons dans le bulbe Galactique n'ont pas permis de reproduire le taux élevé déduit du fux de la raie à 511 keV, de l'ordre de dix puissance quarante-trois par seconde.<br />Lancé fin 2002, le satellite gamma européen INTEGRAL est doté d'un spectromètre, SPI, présentant des capacités d'imagerie et une résolution spectrale à 511 keV sans précédent, qui en font l'instrument adéquat pour affiner notre connaissance de la morphologie spatiale et du spectre de la source de cette émission d'annihilation, afin de distinguer le scénario le plus probable. En effet, la détermination de l'étendue de la source, de la largeur de la raie et de la fraction des positons s'annihilant en vol ou après thermalisation, directement ou via la formation d'atomes de Positronium nous renseignent à la fois sur le milieu dans lequel a lieu l'annihilation finale et sur la source initiale des positons.<br />La première partie de cette thèse a permis de déterminer les méthodes optimales de modélisation du bruit de fond instrumental du spectromètre Spi indispensables à l'analyse des observations de la raie à 511 keV. Des procédures de nettoyage des données et de sélection des indicateurs du bruit de fond ont été mises en ÷uvre. Des modèles utilisant des techniques neuronales ont été élaborés et comparés à des méthodes statistiques plus classiques afin d'évaluer<br />la possibilité de prendre en compte les non-linéarités du bruit et les effets liés à l'activité solaire. Au terme de cette étude, un modèle spatial a été ajusté aux données correspondant à trois années d'observation par INTEGRAL de la raie à 511 keV et un spectre d'annihilation a été extrait.<br />La seconde partie de cette thèse est consacrée à l'un des scénarios qui pourraient expliquer le taux d'injection de positons observé dans le bulbe Galactique : l'annihilation de particules de matière noire légères en paires électron-positon. Les diverses composantes radiatives liées à ce phénomène ont été modélisées et confrontées aux observations gamma passées, afin d'en déduire une limite supérieure sur l'énergie d'injection des positons - et donc sur la masse de la particule de matière noire légère - qui varie entre 3 et 7,5 MeV selon l'ionisation du milieu interstellaire.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00155586 |
| Date | 23 April 2007 |
| Creators | Sizun, Patrick |
| Publisher | Université Paris Sud - Paris XI |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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