Variabilité des blazars détectés par le télescope spatial Fermi-LAT Etude de 3C 454.3 et

266 Pages·2017·5.47 MB·French

by  L. Escande

Variabilité des blazars détectés par le télescope spatial
Fermi-LAT Etude de 3C 454.3 et développement d’une
méthode de génération de courbes de lumière optimisées.
L. Escande
To cite this version:
L. Escande. Variabilité des blazars détectés par le télescope spatial Fermi-LAT Etude de 3C 454.3
et développement d’une méthode de génération de courbes de lumière optimisées.. Phénomènes cos-
miques de haute energie [astro-ph.HE]. Université de Bordeaux1, 2012. Français. <tel-00778628>
HAL Id: tel-00778628
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00778628
Submitted on 23 Jan 2013
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Numérod’ordre: 4565
THÈSE
présentée à
L’U B 1
NIVERSITÉ ORDEAUX
ÉCOLE DOCTORALE DES SCIENCES PHYSIQUES ET DE L’INGÉNIEUR
par Lise Escande
POUR OBTENIR LE GRADE DE
DOCTEUR
SPÉCIALITÉ ASTROPHYSIQUE, PLASMAS ET CORPUSCULES
Variabilité des blazars détectés par le télescope spatial Fermi-LAT
Etude de 3C 454.3 et développement d’une méthode de
génération de courbes de lumière optimisées.
Soutenuele 19Septembre2012
Aprèsavisde:
MmeC.Boisson Astronome ObservatoiredeMeudon Rapporteurs
M.P.Jean Professeur IRAP,UniversitéToulouseIII
Devantlacommissiond’examenforméede:
M.B.Lott Directeurderecherche CENBG Directeurdethèse
MmeC.Boisson Astronome ObservatoiredeMeudon Rapporteur
M.P.Jean Professeur IRAP,UniversitéToulouseIII Rapporteur
M.P.Charlot DirecteurdeRecherche Laboratoired’AstrophysiquedeBordeaux Examinateur
M.F.Gobet Professeur CENBG,UniversitéBordeaux1 Examinateur
M.G.Tosti DirecteurdeRecherche INFN,Perugia Examinateur
2012 CENBG
2
ÀAndré,
Àtousceuxquimesontchers.
3
4
Remerciements
C’est au moment de faire le bilan de ces trois années de thèse que l’on se rend compte de la
multitude de personnes impliquées dans une telle aventure. C’est le soutien de chacun d’entre vous
qui a rendu possible cette expérience exceptionnelle tant sur le plan professionnel qu’humain. Ces
trois années ont été uniques de par les nombreuses rencontres que j’ai eu la chance d’effectuer et
par la preuve d’affection immense que m’ont apportée mes proches, famille, amis en supportant mes
humeurs tantôt enjouées tantôt dépressives. Un grand merci à vous tous, vous qui m’avez apporté le
soutiendontj’avaisbesoindanscettepériodedemavieoùj’aireçuplusquen’aidonné,vousdontje
souhaiteraifaireunelisteexhaustiveensachantmalgrétoutquej’oublieraiforcémentcertainsd’entre
vous.
Je souhaiterai remercier en tout premier lieu Ms. Bernard Hass et Philippe Moretto, directeurs du
CENBG en début et fin de thèse respectivement, pour m’avoir accueillie au sein de leur laboratoire
durantcestroisannées.
JesouhaiteraiégalementremercierMmeCatherineBoissonetMrsPatrickCharlot,FranckGobet,
Pierre Jean et Gino Tosti pour m’avoir fait l’honneur de composer mon jury de thèse, avec un remer-
ciement tout particulier à Catherine et Pierre pour avoir été les rapporteurs de cette thèse et avoir eu
la patience de lire mon manuscrit en détail. Merci également à Gino pour avoir fait le déplacement
depuisPerugia.
Je souhaite bien sûr adresser mes remerciements à mon directeur de thèse, Benoît Lott, pour
m’avoirproposécesujetdethèseetavoirétégrandementdisponibledurantcestroisannées.
Sicettethèseestaujourd’huirédigéenoirsurblancc’estégalementengrandepartiegrâceàvous,
très cher "groupe galactique" qui part votre soutien et votre joie de vivre au quotidien m’a permis
d’être là où j’en suis aujourd’hui. Chacun à votre manière vous avez fait de ces trois ans une ex-
périence unique. Un grand merci à toi, David, pour ton humour, ton écoute, ton accompagnement
durant ces trois années, pour ces discussions intarissables qui font de toi quelqu’un de passionnant.
Jen’aid’ailleurspasoubliétespromessesdecausetteautourd’uneGuiness!MerciàvousMarianne,
Thierry et Denis pour les nombreux moments passés à discuter avec vous, pour votre aide dans les
moments les plus désespérés et pour tout le reste. Thierry, merci pour le chocolat salvateur, pour ton
aide plus qu’appréciée dans la phase finale de rédaction, pour ces discussions politiques enflammées
et pour m’avoir donné envie de suivre les aventures de Maurice et Patapon. Marianne, merci à toi, à
vous, pour ces soirées réconfortantes et votre soutien tout au long de cette thèse. Denis, merci pour
ton soutien discret mais ô combien apprécié, et grâce à toi je sais désormais que les chats aussi sont
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capablesdemangerunyaourtàlapetitecuillère!
Un grand merci aux doctorants et post-doctorants passés et actuels qui complètent de bien belle
manièrecejoligroupeastro.Lucas,Damien,bienquen’ayantpasséquetrèspeudetempsavecvous
au labo j’ai vraiment apprécié faire votre connaissance et vous revoir aux réunions de collaboration.
Marie-Hélène,mercipourtout,pourcessupermomentspassésavectoietpourtoninébranlablegen-
tillesse, même après avoir gâché ton goûter d’anniversaire "surprise"! Merci à vous Xian, Romain,
Jérémie et Matthew pour tout ce que vous m’avez apporté au quotidien : Xian tes fous rires soudain
et parfois inexpliqués, ta joie de vivre. Françou, Romain... je ne sais plus, tes petites blagounettes,
tespost-itsettaprosechevaleresque!Skwijy,surtoutnechangepas!Grâceàtoi,lebadmintonacro-
batique deviendra peut-être un jour une discipline olympique. Jérémie, tu es le dernier arrivé mais
certainementceluiquialeplusdeméritepuisquetuaseulabravouredepartagermonbureaudurant
cette dernière année. Merci pour ta patience quand très souvent je te faisais répéter, ne comprenant
pas ton accent "du Nord". Merci pour cette très bonne ambiance dans ce bureau 256, même si je dois
avouerquetuasétéunpiètrecompagnondechasseàlamouche.
J’ai eu la chance de me voir confier une mission d’enseignement durant ces trois années, que j’ai
engrandepartieréaliséeauseindel’IUTMesuresPhysiquesdeGradignan.Cetteexpérienceaétéune
vraie révélation et m’a beaucoup apporté. A ce titre, je tiens à remercier l’équipe enseignante formi-
dablequim’aentouréeetépauléedanscettemissionetquim’afaitentièrementconfiance:Benjamin
Gauffrès,OlivierMaillou,LucForest,IsabelleBaladié,EricLacoste,CatherineBernoupourl’IUTet
Baptiste Fabre et Pol Bégasse pour l’Université Bordeaux 1. Evidemment, merci à tous les étudiants
dont j’ai eu la chance de croiser le chemin durant ces trois années et que j’aurai certainement du mal
à oublier. La "visionette" restera longtemps gravée dans ma mémoire! Merci à Martin et Brice pour
ladédicacesurleurjolie4Ljaune!J’espèreavoirpumodestementfairepasserunpeudemapassion
pour les sciences, comme l’avait fait pour moi Mme Fabre et Mrs Barrié, Grand, Lucaroni et Daniau
qui furent des profs d’exception me confortant dans l’idée de poursuivre des études scientifiques, et
plus récemment Pierre Jean, Peter Von Ballmoos et bien d’autres... Après de nombreuses années, un
grandmerciàvoustous!
Merci à Franck Gobet et Michel Dobrijevic pour avoir suivi l’avancement de ma thèse durant ces
troisannéesetm’avoirapportélesoutiennécessaire.
Merci à vous, Claire, Marie-Hélène et Sylvie pour ces excellents moments partagés autour d’un
repaschaud.
JesouhaiteadressertousmesremerciementsàlaCollaborationFermi-LATdanssonensembleau
seindelaquellej’aieulachancederéalisermathèse.Cefutunechanceincroyabledetravailleravec
tous ces spécialistes de renom et, bien que simple doctorante, être considérée comme valable à leurs
yeux. Je souhaiterai adresser un remerciement tout particulier à Chuck Dermer, Stefano Ciprini, Ste-
fan Larson, Jeff Scargle, Steve Fegan, Greg Madejski, Lars Fuhrmann, avec qui j’ai eu l’honneur de
travaillerplusparticulièrement.Ungrandmercipourtoutescesbellesrencontres:Véro,David,Sara,
Justin, Luis, Teddy, Dario, Frank, Kirill... et tous les autres! Marco, grazie mille pour ton accueil, ta
gentillesseettessuperspâtesbolognese!
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Etlescopains...ah,lavieseraitbientristesanslescopains.Amanda,Audrey,Aurèle,Aurélie,Cé-
line, Carole, Charles, Charlotte C., Charlotte D., Damien, Elodie, Eric, Estelle, Fabien, Fefe, Fouad,
François,Gaël,Guillaume,Johnny,Julien,Justine,Lolo,Lucie,Maïté,MariedeB.,MarieD.,Marie-
Anne, Marie-Sophie, Martin, Martine, Michaël, Mone, Nicolas C., Philippe, Raquel, Robin, Sarah,
Serena,Sophie,Sylviane,Thomas,Tristan,Victor,Zalpha...merciàtouspourvotreamitiésincèreet
ces moments inoubliables passés et j’en suis sûre à venir. Votre soutien a été très précieux durant ces
troisannées.
Une pensée émue pour vous Gégé, pour votre éternelle bonne humeur et votre joie de vivre, et
merciàvousCécilepourtoutcequevousaveztoujoursfaitpourlespersonnesquivousentourent.
Ma petite Marion, un immense merci pour ces 20 années passées à tes côtés. Par pudeur, je ne
détaillerai pas ici les mille et une raisons qui font de toi l’amie la plus exceptionnelle qui soit et pour
lesquellesjeneteremercieraijamaisassez.MaismercipourTOUT!
Une pensée tendre pour toi, dont l’amour, le soutien et tout ce qui fait de toi un être exceptionnel
mecomblentauquotidienetm’ontpermisdetenirlesderniersmoisdecetteaventureparfoisdifficile.
Un clin d’oeil à vous, R&R & Co pour m’avoir accompagnée dans mes différents voyages, tou-
joursprêtsàrepartirpourdenouvellesaventures.
MerciàJanisJoplin,LesYeuxD’laTête,Deboutsurlezinc,laVarda,lesOgresdeBarbacketle
chocolatpourm’avoiraccompagnéedanslesdifférentesétapesdecettethèse.
Pourterminer,merciàchacund’entrevous,vousquiformezlafamillelaplusexceptionnelledont
on puisse rêver. A commencer par mes grands-parents, pour la formidable entente que vous avez su
créerauseindenotrefamilleetlesvaleurshumainesquevousaveztoujoursdéfendues.MerciàJean-
Louis, Christine, Baptiste, Cécile, Laurent, Barbara, Nico, Ju, Auré, Bastien, Maëllou, Yaël et Yvan
pour compléter à merveille cette petite tribu, avec une immense pensée pour toi Catherine. Merci à
vous,TatiTiti,TontonCharles,Simplice,pourvosencouragementsetvotreamour.Maisleplusgrand
des remerciements va à vous, Papa, Maman, Aude, pour m’avoir toujours pleinement soutenue dans
mes choix et mes envies depuis toute petite et m’avoir donné la force d’arriver au bout de ce projet.
Merci pour ce super pot de thèse que vous avez préparé avec tant d’amour et de savoir-faire. Merci
aussipourtoutlereste,cerestesiimportantetpourtantsidifficileàdéfinir.
André, tu es parti bien trop tôt mais tu resteras à jamais dans notre coeur. Merci infiniment pour
ton soutien durant mes années de fac, tes conseils toujours très précieux et ton caractère si agréable.
Pourtoutcelaetbienplusencore,jetedédiecemanuscrit.
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Table des matières
Couverture 1
Remerciements 5
Tabledesmatières 9
Introduction 15
L’astronomie gamma 21
I Instrumentationdel’astronomiegamma 23
1 Instrumentsdel’astronomiegammadehauteénergie . . . . . . . . . . . . . . . 23
2 L’astronomiegammadetrèshauteénergieetlesdétecteursCˇerenkov . . . . . . . 25
2.1 L’astronomiegammadetrèshauteénergie . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.2 DétecteursCˇerenkov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
II L’instrumentFermi-LAT 29
1 LamissionFermi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2 CaractéristiquesdutélescopeFermi-LAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.1 Principedefonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2 Physiquedescascadesélectromagnétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3 Trajectographe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.4 Calorimètre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.5 Bouclierd’anticoïncidence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.6 Reconstructiondesévénements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3 PerformancesduLAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.1 Lesdifférentesclassesd’événements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.2 Lesfonctionsderéponsedel’instrument . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.3 Lesmodèlesdefonds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.4 Sensibilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
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