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Offres de thèses

PRES

Chaque année, les (enseignants-)chercheurs de l'IRAP soumettent une vingtaine de sujets de thèse. La liste des sujets proposés en 2016 est disponible sur les sites Web des deux Ecoles Doctorales auxquelles l'IRAP est rattaché : 

Note : Plusieurs anciens doctorants de l'IRAP ayant soutenu leur thèse ont vu leur travail de recherche récompensé par l'attribution d'un Prix de l'Académie des Sciences, Belles-Lettres et Inscriptions de Toulouse. Plus d'infos ...

 Ci-après figure la liste de ces sujets de thèse ainsi que leur descriptif complet :

Sujets de thèse 2016 cofinancés par le CNES

  • L'optique de Fresnel du démonstrateur EUSO-BALLON : modélisation, caractérisation et analyse des données de vol
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP
    • Encadrant(s) : Peter von Ballmoos
    • Contact(s) : Peter.VonBallmoos@irap.omp.eu
    • Résumé : EUSO-BALLON est le "pathfinder" de la mission spatiale JEM-EUSO, qui a pour but l’observation des gerbes atmosphériques géantes induites dans l’atmosphère terrestre par les rayons cosmiques d’ultra-énergétiques. Avec des énergies au delà de 1020 eV, ces évènements sont plus de dix millions de fois plus énergétiques que ce que pourra communiquer le plus puissant accélérateur de particules (LHC) à un proton. Suite au premier vol ballon en aout 2014, qui s'avère déjà être un grand succès (avec plus de 20 articles publiés à ce jour), un second vol est programmé en juillet 2016 depuis Air sur l’Adour, et un vol de très longue durée (> 21 jours) par la CSBF/NASA est planifié en mars 2017...
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    • Date limite de candidature : 31 mars 2016
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  • Préparation de la mission Athena : Développement d'une électronique de contrôle pour la lecture multiplexée en fréquence d'une matrice de calorimètres de type TES.
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP
    • Encadrant(s) : Laurent RAVERA
    • Contact(s) : Laurent.Ravera@irap.omp.eu
    • Résumé : Le sujet proposé porte sur le développement d’une électronique de contrôle et de lecture d’une matrice de détecteurs supraconducteurs TES avec multiplexage en fréquence pour le futur observatoire spatial Athena (Mission L2 de l’ESA). Athena est la mission qui répondra aux questions posées par la thématique « l’Univers chaud et énergétique » grâce à une optique X de 2 m2 de surface efficace (à 1 keV) et à une focale de 12 m. Un de ses deux instruments focaux, le X-IFU, est un spectro-imageur X cryogénique dont le responsable scientifique (PI) est à l’IRAP et dont le développement est piloté par le CNES. Il utilise des détecteurs de type microcalorimètres à TES opérés à 100 mK et il permettra d’atteindre une résolution spectrale de 2,5 eV et une résolution angulaire de 5 arc-secondes sur un champ de vue de 5 arc-minutes de diamètre ...
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    • Date limite de candidature : 31 mars 2016
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Sujet de thèse bénéficiant d'un financement

  • Early metal-silicate differentiation processes in small bodies of the solar system: integrative approach based on numerical modelling, petrological and geochemical data
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP
    • Encadrant(s) : Ghylaine Quitté
    • Contact(s) : Ghylaine.Quitte@irap.omp.eu
    • Résumé : Terrestrial planets are made of a metallic core, a silicate mantle and a more or less thick atmosphere. In the case
      of the Earth, the knowledge of the core mostly relies on seismology and on the study of the magnetic field, which means on
      physical properties. The chemical composition remains on the other hand subject to debate. In particular, the chemical exchanges between metal and silicate during accretion and differentiation are still underconstrained. The study of meteorites, relicts of planetary embryos in which the differentiation has not been completed, potentially provides key information on these topics. The goal of the present project is to refine the understanding of metal-­‐silicate differentiation processes in planetesimals (tens to hundreds kilometer-­‐bodies) at the early beginning of solar system history.
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    • Date limite de candidature : 21 mars 2016

Sujets de thèse proposés pour un Contrat Doctoral

  • De la physique des micro-calorimètres à l’astrophysique des amas de galaxies avec le X-ray Integral Field Unit d’Athena
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP, UMR 5277
    • Financement :non précisé
    • Encadrant(s) : François Pajot, Etienne Pointecouteau
    • Contact(s) : francois.pajot@irap.omp.eu, etienne.pointecouteau@irap.omp.eu
    • Résumé :La deuxième grande mission du programme Cosmic Vision de l’agence spatiale européenne sera Athena, le futur grand observatoire X européen. Son lancement interviendra à l’horizon 2028 et devrait être effectué par la toute nouvelle Ariane 6. Avec son miroir X en pores de Silicium de 2 m2 de surface efficace (à 1 keV) et sa focale de 12 mètres, Athena répondra à deux questions majeures de l’astrophysique moderne 1) Comment la matière ordinaire s’est assemblée à grande échelle pour former les grandes structures que nous observons aujourd’hui ? 2) Comment les trous noirs croissent et façonnent l’Univers ? Des deux instruments focaux, le X-IFU (X-ray Integral Field Unit) est sans conteste le plus novateur. C’est un spectromètre imageur X cryogénique, qui utilise des détecteurs de type microcalorimètres TES (Transition Edge Sensors) refroidis en dessous de 100 mK. Il permettra d’atteindre une résolution spectrale de 2,5 eV, sur un champ de vue de 5 minutes d’arc de diamètre, avec des pixels de l’ordre de 5 secondes d’arc. Il s’agit de performances transformationnelles pour l’observation de l’Univers en rayons X : sa sensibilité pour la spectroscopie sera notamment 20 fois supérieure à celle de son précurseur embarqué sur le satellite Japonais ASTRO-H ...
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  • Emission multi-longueur d’onde des jets relativistes
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Julien Malzac - Mickaël Coriat - Renaud Belmont
    • Contact(s) : julien.malzac@irap.omp.eu, mickael.coriat@irap.omp.eu, renaud.belmont@irap.omp.eu
    • Résumé :Les trous noirs qui accrétent la matière autour d’eux peuvent former des jets de matière se déplaçant à des vitesses proches de celle de la lumière. Ces jets relativistes sont observés aussi bien dans les trous noirs de masse stellaires ( 10 M#, ; microquasars, sursauts gamma), dans le trous noirs super-massifs ( 106-109 M#, ;noyaux actifs de galaxies), ainsi que dans les trous noirs de masse intermédiaires ( 10-105 M#, ;ULX). Ces jets se propagent à de très grandes distances du trou noir et y déposent de grandes quantités d’énergie qui peuvent avoir un effet important sur l’environnement du trou noir. Par exemple, l’activité des trous noirs supermassifs au centre des galaxies semble jouer un rôle important dans l’évolution de leur galaxie hôte. La source d’une telle énergie est bien identifiée : l’énergie gravitationnelle du gaz accrété. Cependant les mécanismes conduisant à la formation de ces jets demeurent mystérieux et de nombreuses questions demeurent portant notamment sur la puissance emportée par le jet et sur sa composition (leptons vs hadrons) ...
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  • Caractérisation des vents galactiques en émission et absorption
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Bouché, Nicolas
    • Contact(s) : nicolas.bouche@irap.omp.eu, thierry.contini@irap.omp.eu
    • Résumé :La formation des galaxies est initiée et dirigée par les fluctuations initiales de la matière noire qui ont ensuite grandi sous l’effet de la gravité pendant presque 14 milliards d’années. Ce modèle permet aux astronomes de bien comprendre la structure des galaxies à grandes échelles, mais il prédit bien trop de matière baryonique (Hydrogène, Helium principalement) dans les galaxies. En effet, diverses observations montrent que seulement 10 à 15 % de la matière baryonique a fini sa course dans les galaxies sous forme d’étoiles et de gaz dans le milieu interstellaire. En outre ce problème est exacerbé dans les galaxies de faibles masses. Une solution de ce problème qui est souvent avancée est d’invoquer des vents galactiques ...
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  • Classification et exploration de données spectropolarimétriques stellaires
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Frédéric Paletou
    • Contact(s) : fpaletou@irap.omp.eu
    • Résumé :Les spectropolarimètres Espadons et Narval, respectivement en opérations aux télescopes CFHT et au TBL, produisent des données de qualité encore inégalée depuis bientôt dix ans. Il s’agit de spectres, polarisés ou non, acquis sur des étoiles de tout types spectraux ainsi que de diverses classes de luminosité. La masse des données déjà acquises constitue une quantité d’information encore unique qui nécessite désormais des traitements globaux et systématiques afin de pouvoir faire émerger de nouveaux résultats et d’éventuelles grandes tendances dans les domaines du magnétisme et de l’activité stellaire. L’équipe PS2E de l’IRAP, au sein de laquelle l’étudiant(e) évoluera principalement, a depuis plusieurs années un leadership avéré dans ces domaines. Elle bénéficie aussi d’un accès privilégié à cette masse de données administrée localement à l’OMP-IRAP ...
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  • Application des méthodes du chaos quantique aux oscillations d’étoiles en rotation rapide
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP – UMR 5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : François Lignières, Co-directeur : Bertrand Georgeot (LPT)
    • Contact(s) : francois.lignieres@irap.omp.eu, georgeot@irsamc.ups-tlse.fr
    • Résumé :La limite des petites longueurs d’onde permet d’obtenir l’optique géométrique à partir des ondes électromagnétiques ou la mécanique classique à partir de la mécanique quantique. Dans cette limite, le système est décrit par des trajectoires dans un système Hamiltonien et les notions de chaos et de régularité sont bien définies. Le domaine du chaos quantique s’est donné pour but d’étudier les systèmes ondulatoires dont la limite des petites longueurs d’onde est chaotique. Un certain nombre de résultats ont permis de définir des propriétés précises que possèdent de tels systèmes, qui ont été vérifiées sur de nombreux exemples. Un nouveau champ d’application de ces concepts s’est développé récemment. En effet, les ondes acoustiques possèdent aussi une limite des petites longueurs d’onde, où le système est décrit par des rayons acoustiques. Or ces ondes acoustiques peuvent être observées dans les étoiles, suivant les méthodes de la sismologie stellaire ...
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  • Processus de saturation non-linéaire des oscillations d’étoile
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP – UMR 5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : François Lignières
    • Contact(s) : francois.lignieres@irap.omp.eu
    • Résumé :Les modes propres d’oscillation des étoiles engendrent des variations périodiques de la lumière qu’elles émettent. A partir de l’observation de ces fréquences d’oscillation, il est en principe possible de remonter aux propriétés internes des étoiles. Le succès de cette entreprise repose sur une connaissance approfondie de la physique des modes d’oscillation. Dans le cas des oscillations de type-solaire, cette connaissance combinée avec la qualité des données des missions de sismologie spatiale (CoRoT/Kepler/Plato) a révolutionné notre connaissance de ce type d’étoiles. En revanche, notre méconnaissance théorique des oscillations des étoiles de masse-intermédiaire et massive nous empêche, dans la très grande majorité des cas, de les utiliser pour contraindre leurs propriétés ...
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  • Caractérisation des sources de la réionisation cosmique : le regard combiné de MUSE et d’EMIR
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP (UMR 5277)
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Roser PELLO
    • Contact(s) : rpello@irap.omp.eu
    • Résumé :L’objectif de cette thèse sera d’étudier les propriétés physiques des galaxies responsables de la réionisation cosmique grâce à deux instruments uniques permettant de cibler les sources ionisantes juste avant et juste après la complétion du processus, à savoir MUSE/VLT (pour les sources à z 5-7, observées dans le visible) et EMIR/GTC (pour les sources à z>7, observées dans le proche-IR). Nous souhaitons dresser le bilan des différentes sources ionisantes formées pendant le premier milliard d’années dans l’Univers, une époque cruciale pendant laquelle s’assemblent les premières galaxies, et qui reste encore très largement méconnue à cause de la difficulté de sélection d’échantillons suffisamment représentatifs ...
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  • Simulations et optimisation des performances de l’imageur spatial gamma SVOM/ECLAIRs : l’imagerie des sources transitoires
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP – UMR 5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Atteia Jean-Luc, Bouchet Laurent
    • Contact(s) : Jean-Luc.Atteia@irap.omp.eu, laurent.bouchet@irap.omp.eu
    • Résumé :Cette thèse s’inscrit dans la préparation scientifique de la mission d’astrophysique spatiale Franco-Chinoise SVOM (Space-based multi-band astronomical Variable Objects Monitor – CNES/CNSA) dont le lancement est prévu en 2021. Cette mission effectuera une étude détaillée des sursauts gamma qui sont des flashs de rayons X et gamma dus à des phénomènes cosmiques catastrophiques (explosions d’étoiles très massives ; fusion de deux étoiles à neutrons…) aboutissant à la naissance d’un trou noir. Ces événements suscitent un grand intérêt dans la communauté astrophysique mondiale car ils permettent d’étudier les processus physiques les plus extrêmes à l’oeuvre dans l’univers, mais aussi les régions lointaines de l’univers qu’ils éclairent brièvement. L’IRAP joue un rôle-clé dans la préparation de la mission SVOM en assurant plusieurs responsabilités techniques et scientifiques, dont celle de l’instrument ECLAIRs, actuellement en cours de développement, qui fait l’objet de cette thèse ...
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  • Instabilité des disques de plasma en rotation rapide de Jupiter et Saturne. Modélisation et analyse des données des missions Juno et Cassini-Huygens
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Nicolas André, Philippe Louarn, Michel Blanc
    • Contact(s) : nicolas.andre@irap.omp.eu
    • Résumé :Le sujet de thèse proposé vise à comprendre comment des plasmas créés dans le vent solaire, dans la haute atmosphère de Saturne ou de Jupiter, et surtout par leurs lunes (Encelade pour Saturne et Io pour Jupiter), participent à l’alimentation de l’ensemble de la cavité magnétique des planètes géantes, diffusent ou circulent radialement, sont accélérés et finalement recombinent dans des magnétosphères soumises simultanément à l’interaction avec le vent solaire et à la rotation planétaire (e.g., André et al. 2008). La thèse proposée consiste en l’analyse comparative d’observations satellitaires (Juno, Cassini-Huygens) dans le but d’identifier et de modéliser la chaîne d’évènements à petite et à grande échelle qui permet le développement de disques minces de plasma en rotation différentielle (e.g., Cheng 1983, Caudal 1986) dans les régions internes de ces magnétosphères, et l’évacuation explosive et récurrente du plasma confiné au sein de ces disques vers les régions externes de ces environnements ...
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  • Seeds of Life in Space : comprendre les premières étapes de formation d’une étoile de type solaire
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP, UMR 5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Charlotte VASTEL
    • Contact(s) : cvastel@irap.omp.eu
    • Résumé :Grâce au lancement réussi de l’observatoire spatial Herschel et grâce aux avancées techniques des observatoires au sol, les scientifiques ont pu avancer dans la compréhension de la formation d’un système planétaire comme le nôtre. Les projets ASAI (Astrochemical Surveys At IRAM : 340h d’observation) et SOLIS (Seeds Of Life In Space : 380h depuis l’été 2015) sont des collaborations européenne d’observations au télescope du 30m, ainsi qu’à l’interféromètre NOEMA de l’IRAM d’un certain nombre de sources allant des coeurs pré-stellaires, des proto-étoiles, des disques proto planétaires, traçant tout un processus aboutissant à la naissance d’une étoile de type solaire et par conséquent de la planète Terre. Nous sommes entrés dans un véritable âge d’or de l’astrochimie et ce programme d’observations va nous permettre d’attaquer la question de nos origines chimiques, c’est à dire de comprendre ce long processus aboutissant à notre Système Solaire (SS). Comprendre cette histoire, qui est fortement liée à celle de l’origine de la vie sur Terre, est une des questions clés de l’astrophysique moderne ...
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  • Comprendre l’évolution de la rotation interne des étoiles géantes rouges par l’astérosismologie
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP (UMR5277)
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Sébastien Deheuvels et Jérôme Ballot
    • Contact(s) : sebastien.deheuvels@irap.omp.eu, jerome.ballot@irap.omp.eu
    • Résumé :Comprendre les effets de la rotation sur les intérieurs stellaires est une des étapes clé pour progresser en modélisation stellaire. La rotation influence la structure et l’évolution stellaire en induisant un mélange des éléments chimiques. Le transport de moment cinétique joue également un rôle central dans la formation des étoiles et des systèmes planétaires. Malgré son importance, on connaît toujours mal la rotation interne des étoiles, les échelles de temps sur lesquelles elle évolue et les principaux mécanismes responsables du transport de moment cinétique. La sismologie des étoiles géantes rouges a récemment montré qu’elle pouvait spectaculairement contribuer à cette question qui reste ouverte depuis des décennies ...
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  • Rupture d’équilibre dans les structures magnétiques : une nouvelle théorie.
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP – site Roche (UMR-5277)
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Philippe Louarn, Gabriel Fruit
    • Contact(s) : philippe.louarn@irap.omp.eu, gabriel.fruit@irap.omp.eu
    • Résumé :Les structures magnétiques environnant les objets astro/géophysiques, tels une étoile ou une planète magnétisée, sont sujettes à de fréquentes instabilités au taux de croissance très rapide (de l’ordre de quelques secondes à quelques minutes). Ces événements explosifs se produisent également à large échelle et conduisent souvent à une reconfiguration complète de l’équilibre magnétique. Il s’agit par exemple des sous-orages magnétosphériques dont l’issue est la production d’aurores polaires dans la haute atmosphère terrestre. La reconnexion magnétique est classiquement invoquée pour expliquer ces instabilités mais, bien que son principe soit connu, de nombreux aspects demeurent encore incompris, notamment pour interpréter ce brusque changement de topologie magnétique dans des plasmas sans collisions. Cela a justifié une reconsidération récente des théories de stabilité des couches de courant (Fruit et al. 2013, Tur et al. 2014) par un nouveau modèle analytique utilisant la théorie cinétique des plasmas non collisionnels ...
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  • Etude des premières phases de la formation stellaire : Propriétés en polarisation des filaments et coeurs denses galactiques
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP, UMR 5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Isabelle Ristorcelli ; Katia Ferrière ; Ludovic Montier
    • Contact(s) : Isabelle.Ristorcelli@irap.omp.eu, Katia.Ferriere@irap.omp.eu, Ludovic.Montier@irap.omp.eu
    • Résumé :Les aspects fondamentaux de la formation stellaire (mécanismes et efficacité de formation spontanée/induite, isolée ou en amas, distribution en masse des étoiles, échelle de temps d’évolution) sont étroitement liés aux conditions initiales dans les nuages moléculaires et aux mécanismes de formation des structures denses. La théorie prédit en particulier que la fonction de masse initiale des étoiles (IMF) est principalement déterminée durant la phase de fragmentation des coeurs pré-stellaires. Plusieurs processus physiques complexes entrent en jeu (gravité, turbulence, champ magnétique) et leurs rôles respectifs dans les différentes phases de la formation stellaire sont encore mal compris aujourd’hui. Pour progresser dans ce domaine, une étude globale des propriétés des structures à différentes échelles est nécessaire, depuis les complexes moléculaires jusqu’aux filaments, condensations et coeurs froids ...
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  • Etude du rayonnement cosmique galactique à partir d’observations gamma : exploitation du Fermi Large Area Telescope et préparation du Cherenkov Telescope Array
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP (UMR 5277)
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Jürgen Knödlseder, Pierrick Martin
    • Contact(s) : pierrick.martin@irap.omp.eu, jurgen.knodlseder@irap.omp.eu
    • Résumé :Un peu plus d’un siècle après sa découverte, le rayonnement cosmique demeure un sujet de recherche extrêmement dynamique. L’origine et le devenir de ces particules ultra-énergétiques restent des questions cruciales : quels objets sont les sources principales du rayonnement cosmique ? Dans quelles circonstances les particules peuvent-elles atteindre des énergies dépassant 1015 eV ? Comment ce fluide relativiste se propage-t-il ensuite dans la galaxie et au delà ? Ces interrogations dépassent le cadre de l’astrophysique des hautes énergies car le rayonnement cosmique participe à l’évolution des galaxies et de leurs constituants, parfois de manière déterminante. Parmi les moyens d’étude possibles, l’astronomie gamma est un axe de recherche incontournable et particulièrement riche depuis quelques années ...
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  • Etude de la polarisation dans les plasmas astrophysiques
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP - UMR 5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Roques Jean-Pierre
    • Contact(s) : jroques@irap.omp.eu
    • Résumé :L’étude des émissions haute énergie (X durs / gamma) apporte des informations uniques sur les mécanismes de transfert de rayonnement sous-jacents dans ces régions, proches ou lointaines, sources de phénomènes parmi les plus énergétiques de l’univers. De façon plus précise, nous nous intéresserons durant ce stage à un aspect très mal connu dans notre gamme d’énergie : la polarisation de l’émission. Cet axe est particulièrement prometteur car les premières données ont été obtenues très récemment, grâce à la mission INTEGRAL et il donne un diagnostic indépendant sur la nature de l’émission et/ou les paramètres macroscopiques de la source ...
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  • Etudes spectro-temporelles sur une source exceptionnelle : L’outburst 2015 de V404 Cyg
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP - UMR 5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Jourdain, Elisabeth
    • Contact(s) : ejourdain@irap.omp.eu
    • Résumé :En juin 2015, dans la constellation du Cygne, une source, V404 Cygni, binaire X contenant un trou noir, a connu un épisode d’activité exceptionnel, y compris à haute énergie. Elle a été observée à toutes les longueurs d’onde, et nous avons en particulier des observations inédites dans le domaine X-dur (20 keV-1 MeV), grâce au spectromètre SPI à bord de la mission INTEGRAL. Pendant plus de 10 jours, l’intensité de la source a atteint, sous forme de sursauts successifs, des niveaux de flux de plusieurs dizaines de Crabes (la nébuleuse du Crabe étant en général la source la plus brillante du ciel dans notre bande en énergie, et sert d’unité de flux). Des variabilités (en flux et en forme spectrale) peuvent être mesurées sur des échelles de temps inférieures à la minute, ce qui restera sans doute un cas unique dans cette gamme de longueur d’onde. De plus, environ 6 mois plus tard (fin 2015/ début 2016), un nouvel épisode d’activité a été observé, bien qu’à un niveau de flux beaucoup plus faible. Il s’agit là aussi d’observations sans précédent. L’étude des émissions haute énergie (X durs / gamma) apporte des informations uniques sur les mécanismes de transfert de rayonnement sous-jacents dans les régions les plus proches du trou noir central ...
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  • Caractérisation de la composante moléculaire aromatique des analogues de poussière cosmique utilisant le dispositif AROMA : extension à l’étude des météorites
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP, UMR 5277
    • Financement :non précisé
    • Encadrant(s) : Hassan Sabbah et Christine Joblin (IRAP)
    • Contact(s) : hassan.sabbah@irap.omp.eu
    • Résumé :L’essentiel de notre connaissance sur la composition et l’évolution chimique de la matière interstellaire provient de l’analyse des observations astronomiques. Les analyses en laboratoire des météorites, des poussières interplanétaires et des échantillons ramenés par les missions spatiales sont le seul moyen d’obtenir une information directe sur cette matière interstellaire en sélectionnant les grains pré-solaires dans ces échantillons. Ce type d’analyse nous permet de mieux comprendre l’origine et l’évolution de la matière organique durant le transport des enveloppes circumstellaires des étoiles en fin de vie vers le milieu diffus et leur incorporation dans les nuages moléculaires, berceaux d’étoiles, et les disques protoplanétaires ...
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  • Identification de la nature des sources X détectées avec le télescope Swift-XRT
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP, UMR 5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Jean-François Olive et Olivier Godet
    • Contact(s) : voir la fiche descriptive
    • Résumé :Deux variétés de trous noirs sont actuellement connues : les trous noirs de masse stellaire (3 – 20 masses solaires) résidus de l’évolution stellaire et les trous noirs supermassifs (106 – 109 masses solaires) au coeur des plus grosses galaxies. Comment se sont formés ces derniers, comment ils co-évoluent ou non avec leur galaxie hôte, leur influence sur l’évolution du taux de formation stellaire de leur galaxie hôte et leur rôle dans la transformation des baryons et l’enrichissement du milieu intergalactique sont des problématiques en plein essor, mais encore mal comprises ...
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  • Comprendre les trous noirs de masse intermédiaire
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP, UMR 5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Natalie Webb
    • Contact(s) : Natalie.Webb@irap.omp.eu
    • Résumé :Deux types de trous noirs ont été identifiés : les trous noirs supermassifs au centre de la plupart des grosses galaxies (1e6 à 1e10 masses solaires) et les trous noirs de masse stellaire (3 à 20 masses solaires), qui sont les restes des étoiles massives. Il a été proposé que des trous noirs de masse intermédiaire pourraient exister également, mais jusqu’à dernièrement, l’évidence observationnelle de ces objets était très faible. Ces objets auraient pu jouer un rôle important dans la formation des trous noirs supermassifs, et en binaire ils peuvent être des sources d’ondes gravitationelles ...
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  • Signatures observationnelles de la migration planétaire dans les poussières des disques protoplanétaires
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP / UMR 5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Clément Baruteau
    • Contact(s) : clement.baruteau@irap.omp.eu
    • Résumé :Les systèmes planétaires se forment dans un disque de gaz et de poussières autour d’une étoile jeune appelé disque protoplanétaire. La masse des disques protoplanétaires est largement dominée par le gaz, et l’interaction gravitationnelle entre les planètes et le gaz du disque conduit les planètes à se rapprocher ou s’éloigner plus ou moins rapidement de leur étoile, selon la masse des planètes et les propriétés physiques du disque (densité du gaz, température…). C’est la migration planétaire. Elle joue un rôle essentiel dans l’architecture des systèmes planétaires extrasolaires et du Système Solaire, mais aussi dans l’interprétation des observations de disques protoplanétaires, où les distributions spatiales variées de l’émission du gaz et des poussières (ondes spirales, anneaux, cavités, asymétries en forme de vortex…) sont souvent vues comme les signatures d’une ou de plusieurs planètes cachées dans leur disque. Or, contrairement au gaz des disques protoplanétaires, les interactions disque-planètes ont été très peu étudiées dans la poussière parce que celle-ci joue un rôle a priori négligeable dans la migration planétaire (ce qui reste à vérifier), et que ce n’est que très récemment que l’interférométrie millimétrique a acquis la résolution nécessaire pour résoudre confortablement l’émission des poussières des disques protoplanétaires (notamment par les observatoires interférométriques ALMA au Chili et NOEMA en France) ...
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  • Le champ magnétique interstellaire vu par Planck et LOFAR
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP, UMR 5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Katia Ferrière & Marta Alves
    • Contact(s) : Katia.Ferriere@irap.omp.eu, Marta.Alves@irap.omp.eu
    • Résumé :Notre Galaxie possède un champ magnétique interstellaire de quelques microGauss. Ce champ magnétique se manifeste de diverses façons, notamment à travers la polarisation de la lumière stellaire et de l’émission thermique des grains de poussière, l’effet Zeeman sur des raies atomiques et moléculaires, le rayonnement synchrotron produit par des électrons relativistes spiralant autour des lignes de champ, la rotation Faraday du rayonnement synchrotron émis par des sources ponctuelles (pulsars Galactiques et sources extragalactiques) et par le milieu interstellaire lui-même… Avec une pression comparable à la pression du gaz interstellaire et à celle des rayons cosmiques, le champ magnétique interstellaire joue un rôle fondamental dans la Galaxie. Plus particulièrement, il contrôle la structuration et la dynamique du milieu interstellaire, il régule le processus de formation stellaire, il est responsable de l’accélération et du confinement des rayons cosmiques dans la Galaxie... Pour toutes ces raisons, il est important d’arriver à déterminer au mieux les propriétés du champ magnétique à partir de l’ensemble des données observationnelles actuellement disponibles. Le radiotélescope LOFAR mesure depuis plusieurs années l’émission synchrotron de sources ponctuelles et du milieu interstellaire, ainsi que sa rotation Faraday au passage dans le milieu ionisé ...
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  • A la recherche des Jupiters chauds autour des étoiles jeunes
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP / UMR 5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : JF Donati
    • Contact(s) : jean-francois.donati@irap.omp.eu
    • Résumé :Détectés pour la première fois il y a 20 ans, les Jupiters chauds restent aujourd’hui des objets énigmatiques. Ces corps célestes sont des planètes géantes similaires à Jupiter, mais dont l’orbite est 20 fois plus resserrée que celle de la Terre autour du Soleil. Les Jupiters chauds se forment dans les confins du disque protoplanétaire - la matrice qui donne naissance à l’étoile centrale et aux planètes environnantes - avant de migrer vers les régions internes. Ce processus peut se produire dans une phase très précoce, alors que les jeunes planètes s’alimentent encore au sein du disque primordial. Ou alors bien plus tard, une fois que de nombreuses planètes se sont formées et interagissent en une chorégraphie si instable que certaines d’entre elles se retrouvent propulsées au voisinage immédiat de l’étoile centrale. Cette question, essentielle pour notre compréhension de la formation des systèmes planétaires, a de profondes implications sur l’architecture de ces systèmes, et en particulier sur la probabilité de former des planètes comme la Terre dans la zone habitable des étoiles hotes. Des observations récentes suggèrent l’existence probable d’un Jupiter chaud à proximité d’une étoile en formation dans la région de formation stellaire du Taureau ...
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  • Dynamique des étoiles massives proches de la rotation critique
    • Laboratoire(s) d’accueil : (IRAP – UMR 5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : RIEUTORD Michel et CHARBONNEL Corinne
    • Contact(s) : mrieutord@irap.omp.eu, Corinne.Charbonnel@unige.ch
    • Résumé :Les mécanismes de transport du moment cinétique et des espèces chimiques induits par la rotation dans les intérieurs stellaires influencent fortement l’évolution des étoiles. Ils modifient, à des degrés divers, toutes les caractéristiques stellaires : tracés évolutifs, couleurs, luminosités et spectres émergeants, temps de vie, nucléosynthèse, abondances de surface, perte de masse et composition chimique des ejecta. Or toutes ces grandeurs sont des ingrédients fondamentaux pour de nombreux problèmes astrophysiques (eg, calculs d’isochrones pour la détermination des âges de divers systèmes astrophysiques, calculs de yields pour l’évolution chimique des galaxies, etc). Des résultats récents, basés sur des modèles d’évolution stellaire dits à une dimension, ont permis de quantifier ces effets dans le cas de rotation stellaire « moyenne », et de reproduire un grand nombre d’observables jusqu’alors inexpliquées par les modèles stellaires n’incluant pas la rotation. Cependant, la théorie de l’évolution stellaire vient de prendre un véritable tournant, avec l’avènement de la modélisation 2D qui permet de comprendre, décrire et modéliser plus finement les processus hydrodynamiques associés à la rotation ...
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  • Dynamique et magnétisme du milieu intra-amas
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP, UMR CNRS 5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Rincon Francois, Alain Blanchard
    • Contact(s) : francois.rincon@irap.omp.eu
    • Résumé :Les amas de galaxie, de par la place qu’ils occupent dans l’évolution de la structure de l’Univers et leur richesse physique, constituent des structures astrophysiques particulièrement intéressantes à étudier aussi bien du point de vue de la physique fondamentale que de la cosmologie. Historiquement, et jusqu’à encore très récemment, les amas, et notamment le milieu intra-amas, un plasma diffus chaud et magnétisé qui représente environ 15% de leur masse, ont essentiellement été étudiés sous un angle statique thermodynamique à des fins cosmologiques, ou bien pour comprendre leur rôle dans la formation des galaxies et des étoiles au cours de l’histoire de l’Univers. Au cours de la dernière décennie, il est cependant devenu de plus en plus apparent que la dynamique interne du milieu intra-amas, incluant notamment son interaction avec les noyaux actifs des galaxies centrales d’amas (Croston et al. 2013), avait probablement un impact très significatif sur la structure, l’énergétique et l’évolution globale des amas, sur l’histoire de la formation des galaxies et des étoiles (Zhuravleva et al. 2014), et sur celles des champs magnétiques cosmologiques (Durrer et Neronov 2013) ...
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  • Etude sismologique des étoiles en rotation rapide - Application aux étoiles γ Doradus
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP (UMR5277)
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Ballot Jérôme
    • Contact(s) : jerome.ballot@irap.omp.eu
    • Résumé :L’astérosismologie consiste à étudier les modes d’oscillation des étoiles pour apporter des contraintes sur leur structure et leur dynamique interne, nous permettant ainsi de valider ou mettre en défaut nos modèles stellaires. Le satellite américain Kepler fournit des courbes de lumière (c’est-à-dire les variations du flux photométrique des étoiles au cours du temps) extrêmement précises permettant de détecter de telles oscillations. De nombreuses classes d’étoiles sont oscillantes. Certaines oscillent à basse fréquence selon des modes de gravité quand d’autres, comme le Soleil, oscillent selon des modes acoustiques à plus haute fréquence. Grâce à des analyses de type Fourier on peut mesurer dans les courbes de lumière ces fréquences d’oscillation. Avant toute interprétation sismologique, il faut pouvoir identifier les modes, c’est-à-dire associer les fréquences observées à des modes d’oscillation. Cette identification est aisée dans le cas des étoiles de type solaire ou des étoiles géantes rouges : en effet, le spectre d’oscillation présente des régularités prédites par la théorie et facilement identifiables dans les observations. Lorsque les étoiles tournent rapidement, ces régularités sont brisées. Notre manque de connaissances théoriques ne nous permettaient pas, jusqu’à il y a peu, d’interpréter correctement ces données ...
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  • Test de la courbure et des contenus de l’univers par les données EUCLID
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP - UMR 5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : BLANCHARD Alain
    • Contact(s) : alain.blanchard@irap.omp.eu
    • Résumé :L’étude des caractéristiques de l’énergie noire est actuellement au centre des préoccupations scientifiques de nombreux projets en Cosmologie. Ainsi le projet de satellite Euclid est-il destiné à mieux caractériser l’accélération de l’expansion de l’univers et son origine possible. Les tests cosmologiques peuvent se décliner en deux grandes catégories : les tests géométriques qui relient une observable à une propriété intrinsèque de l’objet comme c’est le cas avec la luminosité apparente des supernovæ et les tests de mesure du taux de croissance sous l’action de la gravitation des fluctuations de densité initiales. Euclid, de part les diverses sondes cosmologiques qu’il étudiera (effet de weak lensing, « clustering » des galaxies, amas de galaxies), permettra, grâce à un excellent niveau de statistique et de contrôle des systématiques, de caractériser les propriétés de l’univers à un niveau de précision sans précédent ...
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  • Caractérisation des ondes de choc dans la couronne solaire et accélération des particules
    • Laboratoire(s) d’accueil : Institut de Recherche en Astrophysique et Planetologie UMR5277
    • Financement :sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : ROUILLARD ALEXIS et LAVRAUD BENOIT
    • Contact(s) : arouillard@irap.omp.eu, blavraud@irap.omp.eu
    • Résumé :Les processus physiques impliqués dans l’accélération des particules solaires aux hautes énergies sont encore débattus. Un des accélérateurs proposés est le choc coronal qui se forme lors de l’émergence d’un orage solaire très rapide. L’imagerie solaire moderne permet de localiser ces chocs dans la couronne et de déterminer précisément leurs évolutions spatio-temporelles. Ce projet de thèse vise à trianguler un grand nombre de de chocs observés simultanément par les sondes du Solar-Terrestrial Relations Observatory (STEREO) et du Solar Dynamics Observatory (SDO). Pour chaque évènement, le champ magnétique et la distribution de la densité électronique du milieu coronal en amont du choc seront déterminés par inversion de l’imagerie solaire et à partir des résultats de modèles magnéto-hydrodynamiques de la couronne solaire afin de dériver le nombre de Mach du choc en 3-D. Ce projet visera ensuite à comparer les propriétés des chocs (vitesse, géométrie, position, nombre de Mach) avec les propriétés des particules mesurées simultanément près de 1AU et de déterminer les conditions nécessaires pour l’accélération des particules aux chocs dans la couronne solaire. Enfin ces nouvelles méthodes observationnelles permettront d’étudier les cas mystérieux d’orages solaires associés à des émissions gamma de longue durée afin dévaluer le rôle du choc dans ces phénomènes très énergétiques. Ce travail de thèse sera une excellente préparation à l’exploitation des données des missions futures Solar Orbiter and Solar Probe+ qui seront lancées en 2018. Ces dernières auront entre autre comme but scientifique d’identifier les mécanismes d’accélération des particules aux hautes énergies.
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Sujets de thèse proposés pour financement par un autre organisme

  • Propagation des ondes HF dans l’ionosphère de moyenne latitude
    • Laboratoire(s) d’accueil : IRAP (UMR5277)
    • Financement :sujet proposé pour financement par un organisme
    • Encadrant(s) : Pierre-Louis BLELLY, Aurélie Marchaudon
    • Contact(s) : pierre-louis-louis.blelly@irap.omp.eu
    • Résumé :La météorologie de l’espace est la discipline qui traite des aspects phénoménologiques et de l’état physique des environnements spatiaux naturels. Au moyen de l’observation, de la surveillance, de l’analyse des données et de la modélisation, elle a plusieurs objectifs : d’une part, comprendre et prévoir l’état du Soleil, du milieu interplanétaire, des environnements planétaires et en premier lieu celui de la Terre, ainsi que les perturbations qui les affectent, qu’elles soient d’origine solaire ou non ; d’autre part, analyser en temps réel ou prévoir d’éventuels effets sur les systèmes biologiques et technologiques. Dans cette discipline, la physique ionosphérique est l’objet d’un regain d’intérêt pour une raison essentielle liée aux propriétés dispersives de ce milieu car l’ionosphère joue un rôle critique en affectant les communications sol-espace (GNSS) ou sol-sol (HF). Un moyen efficace de sonder ce milieu est l’utilisation de radars HF qui peuvent fournir simultanément une information locale couplée à une information intégrée sur le milieu dispersif. Le programme international SuperDARN gère une chaîne de radars HF principalement installés dans les régions aurorales et polaires des hémisphères Nord et Sud ...
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  • MAASS : Martian and Asteroïd Absorption and Scattering Seismic Structure – Structure d’absorption et de diffusion sismique de Mars et des Astéroïdes
    • Laboratoire(s) d’accueil : Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie - UMR5277
    • Financement :sujet proposé pour financement par un organisme ou sujet proposé pour un Contrat Doctoral
    • Encadrant(s) : Ludovic Margerin - Raphaël Garcia (ISAE)
    • Contact(s) : ludovic.margerin@irap.omp.eu, raphaël.garcia@isae.fr
    • Résumé :Dans le cadre de la mission spatiale AIDA, dont l’objectif est de détourner l’astéroïde binaire Didymos de sa trajectoire à l’aide d’un impact provoqué, l’ESA envisage de déployer des géophones et accéléromètres sur Didymoon (lune de Didymos). Cette expérience de sismologie spatiale complètement inédite permettra de mieux connaître la structure interne de Didymoon, en particulier son degré de cohésion, sa porosité, ou encore la distribution des tailles de blocs dans l’astéroïde. En raison de la gravité quasi-nulle et des dimensions très inhabituelles de Didymoon (environ 80m de rayon), les outils ‘’classiques’’ de la sismologie planétaires ne sont pas adaptés à l’étude d’un tel objet. Afin de sonder Didymoon, la bande passante des géophones déployés sera donc beaucoup plus haute-fréquence que dans le cas d’objets plus volumineux comme la Lune ou Mars ...
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