RECHERCHES D’EMISSION DIFFUSES EN RAYONS GAMMA DE TRES HAUTE ENERGIE ET PHYSIQUE FONDAMENTALE AVEC H.E.S.S. ET CTAO

Les observations en rayons gamma de très hautes énergies (THE, E>100 GeV) sont cruciales pour la compréhension des phénomènes non-thermiques les plus violents à l’œuvre dans l’Univers. La région centre de la Voie Lactée est une région complexe et active en rayons gamma de THE. Parmi les sources gamma de THE se trouvent le trou noir supermassif Sagittarius A* au coeur de la Galaxie, des vestiges de supernova ou encore des régions de formation d'étoiles. Le centre Galactique (CG) abrite un un accélérateur de rayons cosmiques jusqu’à des énergies du PeV, des émissions diffuses du GeV au TeV dont le « Galactic Center Excess » (GCE) dont l’origine est encore inconnue, de potentielles sources variables au TeV, ainsi que possibles populations de sources non encore résolues (pulsars millisecondes, trous noirs de masses intermédiaires). Le CG devrait être la source la plus brillante d’annihilations de
particules massives de matière noire de type WIMPs. Des candidats matière noire plus légers, les particules de type axions (ALP), pourraient se convertir en photons, et vice versa, dans les champs magnétiques laissant une empreinte d’oscillation dans les spectres gamma de noyaux actifs de galaxies (AGN).
L'observatoire H.E.S.S. situé en Namibie est composé de cinq télescopes imageurs à effet Cherenkov atmosphérique. Il est conçu pour détecter des rayons gamma de quelques dizaines de GeV à plusieurs dizaines de TeV. La région du Centre Galactique est observée par H.E.S.S. depuis vingt ans. Ces observations ont permis de détecter le premier Pevatron Galactique et de poser les contraintes les plus fortes à ce jour sur la section efficace d'annihilation de particules de matière noire dans la plage en masse du TeV. Le futur observatoire CTA sera déployé sur deux sites, l'un à La Palma et l'autre au Chili. Ce dernier composé de plus de 50 télescopes permettra d'obtenir un balayage sans précédent de la région sur Centre Galactique.
Le travail proposé portera sur l'analyse et l'interprétation des observations H.E.S.S. conduites dans la région du Centre Galactique pour la recherche d'émission diffuses (populations de sources non résolues, matière noire massive) ainsi que des observations menées vers un sélection de noyaux actifs de galaxie pour la recherche d'ALPs constituant la matière noire. Ces nouveaux cadres d'analyses seront implémentés pour les analyses CTA à venir. Une implication dans la commissioning des premiers MSTs au Chili ainsi que dans l’analyse des premières données scientifiques sont attendues.

Sur le lien universel accrétion / éjection : des microquasars aux transitoires extragalactiques

Ce projet de thèse étudie le couplage universel entre l'accrétion et l'éjection, processus fondamentaux par lesquels les trous noirs et les étoiles à neutrons grandissent et libèrent de l'énergie. En utilisant les microquasars comme laboratoires proches, le candidat étudiera comment les variations des flux d'accrétion produisent des jets relativistes, et comment ces mécanismes s'appliquent à l'échelle des trous noirs supermassifs dans les événements de disruption par marée (TDE).

Le couplage accrétion-éjection entraîne des rétroactions d'énergie qui façonne la formation et l'évolution des galaxies, mais son origine physique reste mal comprise. Le candidat combinera des observations multi-longueurs d'onde - provenant du SVOM (rayons X/optique) et de nouveaux télescopes radio (MeerKAT, précurseurs du SKA) - pour effectuer des analyses résolues en temps reliant les états d'accrétion à l'émission de jets. De récentes missions telles que Einstein Probe et l'observatoire Vera Rubin (LSST) élargiront considérablement l'échantillon de transitoires, y compris les TDE à jets, permettant de nouveaux tests de la physique du lancement des jets à travers les échelles de masse et de temps.

Au sein de l'équipe CEA/IRFU, un partenaire majeur de SVOM, l'étudiant participera à la détection en temps réel des transitoires et au suivi multi-longueurs d'onde, tout en exploitant les données d'archives pour fournir un contexte à long terme. Ce projet permettra au candidat de se former à l'astrophysique des hautes énergies, à la radioastronomie et à la découverte basée sur les données, contribuant ainsi à une compréhension unifiée de l'accrétion, de la formation des jets et de la rétroaction cosmique.

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