Thèse Étude Multi-Longueurs d'Ondes et Multi-Messagers du Ciel Transitoire H/F - 31

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 : Natalie WEBB ORCID 0000000229566062
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59

Les objets compacts (trou noir, étoile à neutrons, naine blanche) sont parmi les objets les plus extrême dans l'Univers et ils jouent des rôles importants dans de nombreux systèmes dans l'Univers, notamment dans les galaxies où on pense qu'ils ont un rôle structurant dans l'évolution de la galaxie et dans les amas globulaires où on pense qu'une fois en binaires il peuvent empêcher l'effondrement de ces systèmes dense. La matière au sein des étoiles à neutrons est unique dans l'Univers et en la comprenant on pourrait compléter notre connaissances de la matière, par exemple. Les objets compacts peuvent être difficile à trouver car ils sont souvent de très faible luminosité ou très lointain. Les objets compacts sont fortement variable, donc une manière de les repérer est lorsqu'ils deviennent très lumineux au moment d'un sursaut. Aujourd'hui l'astronomie temporelle devient un outil de travail très important an de comprendre ces objets. En étudiant les objets compacts on peut répondre à des grandes questions comme, par exemple, quelle est le mécanisme physique derrière l'accrétion super-Eddington, comment croissent les trous noirs pour devenir supermassifs très tôt dans l'Univers, ou quelle est la fonction de masse des étoiles de l'Univers (p.e. Webb 2019) ?
2026-27 verra plusieurs avancés majeurs dans le domaine de l'astronomie temporelle. D'abord, le Vera Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time (LSST, Ivezic et al. 2019) a commencé de cartographier le ciel de façon répétitive et à partir de février 2026 enverra des alertes des sources variables/transitoires, dans un délai d'une minute. Rubin/LSST anticipe jusqu'à 10 millions d'alertes par nuit. Nous avons déjà déployé un outil pour chercher des dislocations d'étoile autour d'un trou noir dans les transitoires communiqués en collaboration avec le 'broker' FINK. Un deuxième outil est en développement pour trouver des binaires de trous noirs massif et d'autres outils pourraient être conçu et insérer pour identifier d'autres objets compacts. Ensuite, SVOM (Space Based multi-band Variable Object Monitor, Wei, Cordier et al. 2016), a été lancé le 22 juin 2024. La première années d'observations a montré qu'il est hautement performant. SVOM surveille le ciel en rayons gamma, en rayons X et en visible afin de découvrir et de suivre en temp réel des nouveaux sursauts gamma et d'autres transitoires. Il est doté d'un réseau de télescopes au sol qui fournissent des données complémentaires. Le premier appel d'offre vient d'avoir lieu et nous recevrons courant 2026 des observations dédiées à la découvertes de nouvelles dislocations d'étoiles autour des trous noirs et des sursauts rapides en radio (FRB). Nous venons aussi de déployer un nouvel outil qui permet de fournir des alertes d'événements transitoires détecter de manière fortuite avec le télescope en rayons X, XMM-Newton.
Cette thèse vise à exploiter le pléthore de transitoires qui sont et seront détecter prochainement avec ces observatoires. Grâce à des outils et des méthodologies déjà mise en place et d'autres à développer ainsi que notre participation dans la mission SVOM, dans le broker FINK (Möller et al. 2021) qui distribue les alertes LSST et notre place en tête du segment scientifique d'XMM-Newton, nous sommes dans une position privilégié pour exploiter les détections et répondre aux questions ouvertes sur les objets détectés.

Cette thèse se fait dans le contexte de la nouvelle fenêtre sur l'Univers, le domaine temporel. Autre des objets transitoires déjà connu comme les binaires X, les variables cataclysmiques, les sursauts gamma, les événements d'ondes gravitationnelles, les événements de neutrinos, les supernovae, les dislocations d'étoiles autour de trous noirs massifs, les sursauts de magnétars, les sursauts de type I, il y a de nouveaux événements, tel que les sursauts rapides en radio (Fast Radio Bursts, FRBs) et pour lesquels on ne connaît pas l'origine. Beaucoup de ces objets sont rares et on a besoin de trouver d'autres pour mieux comprendre leurs nature. En plus, autour des pluparts de ces objets il y a de l'accrétion, un phénomène observé dans les étoiles naissante, à l'origine des planètes et qui est probablement
responsable en partie de l'origine des trous noirs supermassif et qui est encore peu compris. En détectant ces objets au moment des sursauts permettra d'obtenir les meilleures données possibles et donc d'avancer sur nos connaissances de ces objets et leurs impacts sur leurs environnements. Grâce au lancement de SVOM et le deploiement de Rubin/LSST et le détecteur de transitoires pour XMM-Newton, il y aura un moisson de données à exploiter et beaucoup de nouveaux objets à découvrir.