La mission Euclid fournira des données sur les lentilles gravitationnelles faibles avec une précision sans précédent, ce qui pourrait révolutionner notre compréhension de l'énergie noire et de la croissance des structures cosmiques. Pour en extraire toute la richesse informative, il faut aller au-delà des analyses standard. Afin d'exploiter au mieux ces données, le projet OCAPi analysera les cartes de lentille gravitationnelle d'Euclid directement au niveau des pixels. Cette approche, connue sous le nom d'inférence au niveau du champ, permet de capturer toutes les informations et d'obtenir des contraintes jusqu'à 5 fois plus précises sur les paramètres cosmologiques (Porqueres et al. 2022, 2023).

Cette précision accrue nécessite toutefois une modélisation précise des données. L'un des principaux défis de l'étalonnage dans les relevés de lentilles gravitationnelles faibles est la distribution des galaxies lentillées en fonction du redshift. Les méthodes d'étalonnage actuelles ont été conçues pour les analyses standard et peuvent ne pas être suffisamment précises pour les techniques au niveau du champ. Il est essentiel de quantifier les exigences de précision et de développer des méthodes capables de les atteindre afin de permettre l'analyse au niveau du champ des données d'Euclid et de libérer tout le potentiel scientifique.

L'objectif de ce projet de doctorat est de développer un nouvel échantillonneur de redshifts pour la lentille gravitationnelle faible, conçu pour répondre aux exigences de précision de l'inférence au niveau du champ. Cet échantillonneur combinera des modèles physiques de populations de galaxies avec des techniques d'apprentissage automatique flexibles. La thèse contribuera à maximiser le potentiel des données de lentille gravitationnelle faible d'Euclid et à faire progresser notre compréhension de la formation des structures cosmiques.

Les aurores sont des phénomènes optiques bien connus dans les planètes du système solaire. Elles ont une grande valeur diagnostique, car leurs émissions révèlent la composition atmosphérique des planètes, la présence de champs magnétiques et les conditions du vent solaire à l'orbite de la planète. La recherche d'aurores sur les exoplanètes et les naines brunes constitue la prochaine étape. Une première avancée dans cette direction a récemment eu lieu, avec la détection d'une émission de CH4 attribuée à l'excitation aurorale sur la naine brune W1935. Cette détection, ainsi que la perspective d'observer d'autres caractéristiques aurorales avec les télescopes existants et à venir, sont à l'origine de ce projet. Nous construirons notamment le premier modèle dédié à l'étude des émissions aurorales de CH4 et H3+ sur les exoplanètes et les naines brunes. Ce modèle sera utilisé pour étudier les conditions sur W1935 et pour prédire la détectabilité des aurores sur d'autres objets substellaires.

Le télescope spatial James Webb révolutionne notre compréhension de l’univers lointain. Un résultat s’impose qui questionne nos modèles : la très grande efficacité de formation d’étoiles des galaxies lointaines. Mais ce constat est dérivé de manière indirecte : on mesure la masse d’étoiles dans les galaxies, pas leur taux de formation d’étoiles. C’est la principale faiblesse du James Webb. Le but de cette thèse est de remédier à cette faiblesse du James Webb en utilisant sa capacité de résolution angulaire, qui n’a jusqu’ici pas été prise en compte afin d’obtenir une mesure plus robuste du SFR des galaxies distantes. On en déduira une loi qui permettra d’améliorer la robustesse de la détermination du SFR grâce aux propriétés morphologiques et en combinant les données du James Webb avec celles d’ALMA (z=1-3). Puis on l’appliquera à l’univers lointain (z=3-6, 2e partie) et on l’utilisera comme benchmark pour les simulations numériques (3e partie).

L’un des principaux objectifs du télescope spatial JWST est de caractériser, pour la première fois, les atmosphères des exoplanètes rocheuses et tempérées, une étape clé dans la recherche de mondes potentiellement habitables. Les exoplanètes rocheuses tempérées accessibles au JWST sont principalement celles en orbite autour d’étoiles de type M. Cependant, une question majeure demeure quant à la capacité des planètes orbitant autour de ces étoiles froides à conserver leur atmosphère. En 2024, un programme exceptionnel de 500 heures de temps discrétionnaire du directeur (Director’s Discretionary Time, DDT), intitulé Rocky Worlds, a été consacré à cette thématique, soulignant son importance stratégique au plus haut niveau (NASA, STScI).
L’objectif principal de ce projet de doctorat est : 1) Analyser l’ensemble des données d’éclipses JWST/MIRI disponibles pour les exoplanètes rocheuses issues du programme Rocky Worlds et d’autres programmes publics, en utilisant un cadre d’analyse cohérent et homogène ; 2) Rechercher des tendances à l’échelle des populations dans les observations et de les interpréter à l’aide de simulations atmosphériques tridimensionnelles.
À travers ce travail, nous visons à identifier les processus physiques qui régissent la présence et la composition des atmosphères des exoplanètes rocheuses tempérées.

Ce projet de thèse vise à mieux comprendre la turbulence du milieu interstellaire, un phénomène clé pour la formation des étoiles et des structures galactiques. Cette turbulence, à la fois magnétisée, supersonique et multiphasique, influence la manière dont l’énergie se propage et se dissipe, régulant ainsi l’efficacité de la formation stellaire à travers l’histoire de l’Univers. Son étude est complexe car elle implique une vaste gamme d’échelles spatiales et temporelles, difficile à reproduire numériquement. Les progrès du calcul haute performance, notamment l’arrivée des supercalculateurs exascale à GPU permet désormais d’envisager des simulations beaucoup plus fines.

Le code Dyablo, développé à l’IRFU, sera utilisé pour réaliser des simulations tridimensionnelles de très grande taille, avec un maillage adaptatif pour affiner les zones de dissipation d’énergie. L’étude progressera par étapes : d’abord des écoulements simples et isothermes, puis des modèles incluant chauffage, refroidissement, champ magnétique et gravité. Les propriétés turbulentes seront analysées via spectres de puissance, fonctions de structure et distributions de densité, afin de mieux comprendre la formation des zones denses propices à la naissance des étoiles. Enfin, une extension du travail à l’échelle galactique, en collaboration avec d’autres instituts français, visera à explorer la cascade d’énergie turbulente à grande échelle dans les galaxies entières.

Le projet de thèse porte sur la mesure sans biais du cisaillement gravitationnel faible, un effet dû à la déviation de la lumière des galaxies par la matière présente sur la ligne de visée. Cette technique est essentielle pour étudier la matière noire, l’énergie noire et la gravité, et constitue un pilier de la mission spatiale Euclid, lancée en 2023. Les méthodes classiques de mesure des formes de galaxies introduisent des biais systématiques dans l’estimation du cisaillement. L’objectif de cette thèse est de développer une approche innovante de modélisation directe permettant d’inférer le cisaillement sans passer par la mesure de forme, en simulant des images de galaxies réalistes à l’aide d’architectures d’apprentissage profond. Le doctorant participera à l’adaptation de cette méthode aux données réelles d’Euclid, en intégrant la complexité du système de traitement des données (SGS) et en optimisant le calcul sur GPU et supercalculateurs. Ce travail s’inscrit dans un contexte très dynamique, coïncidant avec la première diffusion publique des données d’Euclid prévue pour 2026. Les résultats attendus sont une estimation du cisaillement plus précise et robuste, ouvrant la voie à des analyses cosmologiques de nouvelle génération.

Les sursauts gamma cosmiques (Gamma-Ray Bursts, GRBs) sont les explosions les plus puissantes de l'Univers. Ils durent quelques dizaines de secondes et émettent autant d'énergie que le Soleil pendant toute sa durée de vie. Leur émission en rayons gamma est suivie d'une émission de longue durée (de quelques heures à plusieurs jours) allant des rayons X à la bande radio. Cette émission « rémanente » est riche en informations sur l'environnement proche du GRB et sur la galaxie hôte. SVOM (Space based astronomical Variable Object Monitor) est une mission sino-française dédiée à l'étude des GRB, qui a été lancée avec succès en juin 2024. Elle embarque une charge utile multi-longueurs d'onde couvrant les rayons gamma/rayons X/optiques et comprend deux télescopes robotiques terrestres dédiés au Mexique et en Chine.
Le projet de doctorat est axé sur l'exploitation des données SVOM pour les GRB. Le candidat retenu rejoindra l'équipe scientifique MXT au DAp. MXT est un nouveau type de télescope à rayons X, dont le DAp est responsable et dont le centre d'instrumentation est également hébergé au DAp.
Le doctorant participera activement à l'analyse spectrale et temporelle des données MXT. Ces données seront comparées
aux autres données acquises par la collaboration SVOM, en particulier dans les domaines optique et infrarouge.
Cet ensemble de données sera utilisé comme support à l'interprétation physique des sursauts gamma. Plus précisément, les aspects liés à la modélisation de l'injection d'énergie dans les premières phases de la rémanence seront utilisés pour déterminer la nature de l'objet compact à l'origine du flux relativiste, générant l'émission électromagnétique observée.