Thèse soutenue

A la recherche des origines du rayonnement cosmique : études multi-messagers avec des instruments en rayons gamma de très haute énergie
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Auteur / Autrice : Monica Seglar-Arroyo
Direction : Fabian SchüsslerMiguel Mostafa
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Astroparticules et cosmologie
Date : Soutenance le 23/09/2019
Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, hadrons, énergie et noyau : instrumentation, imagerie, cosmos et simulation (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Saclay (2020-....)
Laboratoire : Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
Jury : Président / Présidente : Tiina Suomijärvi
Examinateurs / Examinatrices : Fabian Schüssler, Miguel Mostafa, Tiina Suomijärvi, Karl-Heinz Kampert, Catherine Boisson, Marcos Santander, Marica Branchesi
Rapporteurs / Rapporteuses : Karl-Heinz Kampert, Catherine Boisson

Résumé

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Les phénomènes explosifs qui se produisent dans l'Univers à haute énergie sont capables d'accélérer les particules jusqu'aux énergies les plus élevées. Ces processus produisent des particules secondaires de nature différente, c'est-à-dire des photons et des neutrinos. Dans des cas particuliers, ces événements induisent des perturbations sur l'espace-temps, c'est-à-dire des ondes gravitationnelles détectables par des interféromètres sur Terre. La combinaison des informations complémentaires fournies par ces messagers cosmiques peuvent permettre de répondre à des questions ouvertes en astrophysique. Parmi les événements les plus violents qui produisent de tels signaux figurent la fusion des deux objets les plus denses, comme les étoiles à neutrons et les trous noirs ou l'activité accréatrice dans les galaxies sur un trou noir supermassif. Dans ce travail, nous nous concentrons sur les photons à très haute énergie que produisent ces événements extrêmes, et sur la connexion avec les autres contreparties, afin de fournir une image globale multi-messagers qui permet l'étude des mécanismes physiques en place. Les défis inhérents à l'astronomie multi-messager dans le domaine temporel, ce qui implique un effort mondial coordonné et simultané entre les installations et les disciplines astronomiques, sont discutés et abordés. Une nouvelle stratégie d'observation optimisée du suivi de l'eau souterraine pour les petits et moyens instruments de FoV comme le H.E.S.S. et le futur CTA, capable d'apporter une réponse rapide aux alertes, qui prend en compte les risques caractéristiques de l'événement GW et maximise les chances de détecter la contrepartie électromagnétique, sera présentée. Cette stratégie s'est avérée fructueuse lors d'observations de suivi avec les télescopes H.E.S.S., et en particulier dans le cas de la première detection de la fusion d'une binaire d'étoiles à neutrons, GW170817. Dans le cadre du réseau AMON, une analyse multi-messagers qui combine des événements d'ondes gravitationnelles avec des données HAWC a été développée dans le but d'identifier les coïncidences astrophysiques à partir d'événements indépendants. De plus, la découverte par H.E.S.S. en très hautes énergies du noyau galactique actif OT 081, lors d'un état de flux élevé en juillet 2016, sera présentée.