Thèse Validation et Exploitation Scientifique de la Caméra Infrarouge Cagire H/F - Doctorat_Gouv

Établissement : Université de Toulouse
École doctorale : SDU2E - Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace
Laboratoire de recherche : IRAP - Institut de Recherche en Astrophysique et Planetologie
Direction de la thèse : Alain KLOTZ ORCID 0000000226520069
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59

Depuis l'été 2024, le satellite SVOM (Space-based multi-band Variable Object Monitor) observe le ciel des hautes énergies à la recherche de sursauts gamma, témoins de la fin de vie d'étoiles massives (> 25 Msol) ou de la fusion de deux étoiles à neutrons. Découverts pour la première fois il y a près de 60 ans, ces événements explosifs signalent la formation catastrophique d'objets compacts stellaires (un trou noir ou une étoile à neutrons) et le lancement de puissants jets relativistes. Ils sont si énergétiques qu'ils surpassent, pendant un temps, la luminosité de leur galaxie hôte : ils sont ainsi visibles à des distances cosmologiques et permettent donc de sonder un univers jeune (z > 6).

Le satellite SVOM embarque plusieurs instruments à bord, couvrant une large gamme de longueurs d'onde des rayons gamma (5 MeV) au domaine visible. ECLAIRs, l'imageur à masque codé, surveille le ciel en rayons X durs (4 - 120 keV) et déclenche le repointage du satellite dès qu'il observe un sursaut : sa sensibilité à basse énergie lui permet de voir des événements très lointains. Ensuite, MXT (télescope en X mous, 0.3 - 10 keV) et VT (télescope visible) sont capables de précisément localiser le sursaut et assurent un suivi multi-longueur d'onde.

SVOM est accompagné d'un segment sol dédié pour compléter le suivi de la rémanence des sursauts. CAGIRE (CApturing GRB InfraRed Emission) est un imageur infrarouge en phase de finalisation à l'IRAP, qui sera installé au Mexique sur le télescope COLIBRÍ (Observatoire de San Pedro Martír) et opérationnel d'ici la fin de l'année 2026. Sa mission : détecter la rémanence infrarouge des sursauts vus par SVOM, et en particulier ceux localisés à des redshifts z > 6 dont le rayonnement est décalé dans les infrarouges (e.g. le cas du sursaut à z = 7.3, GRB 250314A détecté par ECLAIRs). La réactivité du télescope COLIBRÍ, cruciale pour capter les premières lumières des sursauts quelques minutes après leur détection notamment par ECLAIRs, associée à la sensibilité de CAGIRE dans les infrarouges, en feront une combinaison unique au monde et très attendue de la communauté astronomique du ciel transitoire.

CAGIRE est un instrument entièrement développé à l'IRAP, qui accueille un détecteur ALFA (Large Format Array for Astronomy) produit par l'industriel français Lynred. CAGIRE est théoriquement capable d'observer des sursauts gamma jusqu'à z ~ 13, issus des premières générations d'étoiles formées dans un univers alors âgé de seulement 325 millions d'années. Les observations de CAGIRE permettront d'apporter des contraintes sur l'évolution cosmologique du taux de formation des étoiles massives ainsi que le rôle des sursauts gamma dans la production et l'enrichissement en métaux lourds des milieux inter-stellaire/galactique avec le redshift.

La thèse portera sur l'exploitation scientifique des sursauts SVOM détectés par CAGIRE et les contraintes apportées sur leurs progéniteurs et leurs environnements. L'étudiant(e) participera également à la validation des performances de la caméra sur le ciel et au développement du logiciel de traitement et de détection des sources transitoires IR de CAGIRE en lien avec nos collègues du laboratoire CPPM de Marseille.

L'étudiant(e) sera amené(e) à travailler dans un environnement international stimulant au sein de la collaboration Franco-Chinoise SVOM, ainsi qu'en partenariat avec l'observatoire national du Mexique (OAN), ce qui impliquera potentiellement des déplacements en Chine et au Mexique, ainsi qu'un contact régulier avec des équipes de plusieurs laboratoires de recherche français (CPPM, LAM, CEA, IAP).

En 2024, le satellite SVOM a été mis en orbite en emportant l'expérience ECLAIRs dont l'IRAP a participé majoritairement à la construction.

Mesurer de nouvelles courbes de lumière, dans le domaine infrarouge et interpréter les résultats dans le cadre du consortium scientifique SVOM

Acquisition et calibration photométrique des images de la caméra CAGIRE.

Master 2 Recherche en astronomie et astrophysique
Python, Julia (optionel)
Solide maîtrise de l'anglais (lu, écrit, parlé)