Thèse soutenue

Sources et détection d’événements cosmiques de haute énergie
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Auteur / Autrice : Valentin Decoene
Direction : Kumiko KoteraOlivier Martineau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Astrophysique
Date : Soutenance le 22/09/2020
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'astrophysique de Paris (1936-....)
Jury : Président / Présidente : Marie-Christine Angonin
Examinateurs / Examinatrices : Ralph Engel, Philippe Zarka
Rapporteurs / Rapporteuses : Mathieu de Naurois, Abigail Vieregg

Résumé

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Ces dernières années, de nouvelles classes de sources (sursaut radio rapide, fusion d’étoiles à neutron, etc…) ont été découvertes grâce aux progrès de l’astronomie photonique à toutes les longueurs d’ondes. Avec l’avènement de l’astronomie multi-messager, nous avons été capable de les scruter à travers les rayons cosmiques, les neutrinos, les photons et les ondes gravitationnelles. La première partie de cette thèse est dédiée à l’étude des neutrinos de hautes et ultra hautes énergies. Depuis la découverte en 2013 par IceCube d’un flux diffus de neutrinos, deux questions centrales sont apparues : quelles sont les sources de ce flux diffus, et pouvons-nous détecter des neutrinos à plus haute énergie encore (>PeV). Afin d’aider à répondre à ces questions, nous présentons en premier un modèle d’émission de neutrinos de hautes énergies résultant de la fusion d’étoiles à neutron. Nous examinons ensuite la possibilité de radio détecter les gerbes atmosphériques induites par les neutrinos d’ultra hautes énergies, à travers une étude sur l’optimisation d’un tel détecteur, et une analyse détaillée des caractéristiques du signal et de sa reconstruction. La deuxième partie de cette thèse est dédiée à l’étude des sursauts radio rapides (FRB). Ces pulses radio, brefs, cohérents et nombreux, n’ont pas été identifiés encore et de nombreuses inconnues expérimentales persistent. En premier, nous proposons un modèle de source expliquant les taux de sursauts observés. Enfin, nous présentons un programme observationnel, conduit par l’instrument NenuFAR, situé à la Station de Radio Astronomy de Nançay, dédié à l’observation des FRB aux basses fréquences (100MHz).