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Recherche de sursauts gamma avec SVOM/MXT: Développement et caractérisation du logiciel scientifique embarqué

Description

Le 17 Août 2017, un événement d’ondes gravitationnelles est détecté par les interféromètres LIGO et Virgo. Pour la première fois, le signal est associé à la fusion d’un système binaire d’étoiles à neutrons. Deux secondes plus tard, un sursaut gamma est détecté par le satellite Fermi, marquant le début de l’astronomie multi-messagers. D’autres événements de ce type seront détectés dans le futur et les retombées scientifiques liées aux analyses de données multi-canaux s’annoncent exceptionnelles. Ces analyses multi-messagers s’appuieront sur le réseau de détecteurs d’ondes gravitationnelles (LIGO-Virgo-KAGRA), sur de nombreux télescopes au sol et spatiaux ainsi que sur les détecteurs de neutrinos de hautes énergies.

Dans ce contexte, le satellite SVOM aura pour mission de détecter et caractériser les sursauts gamma à partir de fin 2021. A son bord, le télescope MXT (micro-channel X-ray telescope) permettra de localiser la source du sursaut avec une précision inférieure à la minute d’angle en quelques secondes. Le groupe du LAL, engagé depuis de nombreuses années dans les recherches d’ondes gravitationnelles (LIGO-Virgo), a rejoint le consortium SVOM en 2015. En particulier, le groupe a pris la responsabilité du développement et de l’implémentation du logiciel de localisation embarqué du télescope MXT. Ce développement, en partenariat avec le CNES et le CEA, comprend également une partie importante axée sur la caractérisation de la caméra CCD de MXT (offset, seuils de déclenchement, détection des pixels corrompus…) qu’il faudra également mettre en œuvre à bord. Par ailleurs, le sous-système optique du télescope est développé par les équipes de l’Université de Leicester. La caractérisation de celui-ci est crucial pour l’algorithme de localisation et le groupe du LAL contribuera sur ces aspects.

La thèse proposée s’accorde parfaitement avec le planning de la mission SVOM puisqu’elle couvre à la fois la phase de développement, la phase de recette du satellite et l’exploitation scientifique des premières données. Le sujet comporte plusieurs volets liés au logiciel de bord scientifique de MXT :

(Fin 2019) Participation aux derniers développements pour le logiciel scientifique de bord de MXT. Cette étape permettra à l’étudiant(e) de prendre en main le logiciel et de comprendre l’articulation du code.

(2019-2022) Caractérisation et validation du logiciel scientifique. Les contraintes liées aux développements pour le spatial imposent de tester la partition scientifique de façon très poussée. Outre l’intégration continue du système, il est prévu d’utiliser la plate-forme de rayonnement X Panter (Munich) pour tester la caméra et l’optique de MXT. Dans ce cadre, le doctorant, en collaboration avec les équipes du CEA et de Leicester, pourra caractériser les algorithmes scientifiques liés à la caméra et à l’optique et valider la robustesse du code. Enfin, ce travail permettra d’ajuster la configuration de la partition.

(2019-2022) Développement d’un outil de simulation de la caméra de MXT. Tout au long de sa thèse, le doctorant aura pour objectif de développer un logiciel de simulation de la caméra de MXT. Cet outil devra être capable de simuler de manière réaliste le bruit de la caméra et de son électronique. Par ailleurs, il faudra reproduire la réponse de la caméra et de l’optique à des sources extérieures (sources gamma, rayons cosmiques).

(2019-2021) Test et validation scientifique de l’outil de simulation avec les sursauts gamma détectés par le télescope XRT du satellite SWIFT (analogue de SVOM/MXT). Extrapolation à SVOM/MXT : estimation du taux de détection et caractérisation des sursauts pour SVOM/MXT.

(2021-2022) Analyses des premières données récoltées par SVOM/MXT. Le doctorant aura accès à environ 6 mois de données réelles collectées lors de la phase de recette du satellite. De surcroît, ces données comprendront certainement quelques dizaines de sursauts gamma qu’il faudra étudier. Cette étape importante permettra surtout de valider l’ensemble du travail décrit ci-dessus : validation de l’outil de simulation, de la caméra et du logiciel associé. Ce travail permettra d’établir la configuration finale de l’algorithme scientifique qu’il faudra ensuite charger par télécommande. Enfin, précisons que le doctorant évoluera au sein du groupe Virgo/SVOM, lui permettant d’avoir un regard privilégié sur les aspects multi-messagers associés aux sursauts détectés par SVOM/MXT.

Profil

Le sujet proposé ici pourra convenir à un large spectre de candidats intéressés par travailler sur la mise en route de l'astronomie multi-messagers. Le candidat devra montrer son intérêt à s'investir sur cette thématique et avoir des connaissances de bases en astro-particules.

Les candidatures de Master Astronomie Astrophysique, astroparticules ou techniques spatiales sont ainsi souhaitées préférentiellement.

Description de la structure
Laboratoire d'accueil : LAL, Orsay
Directeur(rice) de thèse/recherche : ROBINET Florent
E-mail du directeur(rice) de thèse/recherche : robinet@lal.in2p3.fr
Responsable Cnes de l'offre : LAUDET Philippe

Pour postuler à cette offre, nous vous invitons à vous rapprocher du directeur/rice de thèse et compléter avec son aide la partie cofinancement  du formulaire en ligne (Répondre à l’offre)  pour le 1er avril 2019.

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