Thèse : Observations de protoplanètes avec la lanterne photonique de FIRST-PL au télescope Subaru (H/F)

Description du Poste

Sujet De Thèse

Observations de protoplanètes avec la lanterne photonique de FIRST-PL au télescope Subaru.
Comparées aux méthodes de détection indirecte, la détection directe d’exoplanètes reste l’un des seuls moyens de caractériser spectralement les photons émis ou réfléchis par la planète, et ainsi d’en apprendre davantage sur la composition de son atmosphère. Cet objectif est cependant exigeant et nécessite le développement de techniques instrumentales dédiées, dénommées techniques d’ imagerie à haute résolution angulaire et à haut contraste, afin de permettre de détecter la lumière ténue de la planète dans le proche environnement de son étoile.
C’est dans ce contexte que le concept de l’instrument FIRST, Fibered Imager foR a Single Telescope, a été proposé. Le concept original consiste à transformer un télescope en un interféromètre, afin de restaurer la résolution angulaire du télescope, au niveau de la limite fondamentale définie par la diffraction. Dernièrement, les développements du projet se sont focalisés sur l’utilisation de composants photoniques : recombineur interférométrique sur puce d’optique intégrée, puis plus récemment lanterne photonique. Cette dernière constitue le coeur de l’instrument FIRST-PL, installé sur la plateforme SCExAO du télescope Subaru. FIRST-PL a récemment été validé et est ouvert à la communauté pour des observations scientifiques.

Objectifs de la thèse
La thèse s’effectuera à Meudon, et consistera à exploiter l’instrument FIRST-PL. Une lanterne photonique est une fibre optique particulière. D’un côté, une fibre multi-mode collecte la lumière au foyer du télescope, puis transitionne vers 19 fibres monomodes, dont la lumière en sortie est envoyée à travers un spectrographe pour mesurer les intensités en fonction de la longueur d’onde. L’intensité mesurée sur chacune de ces sorties correspond à la décomposition du front d’onde incident sur les 19 modes propres de la lanterne photonique.
L’étape du traitement des données pour remonter à l’objet observé en entrée de la lanterne photonique à partir des 19 sorties constitue le coeur des développements en cours. Les objectifs de la thèse peuvent être décrits ainsi :
- contribuer au code de réduction des données existant
- comprendre les limitations sur la précision et la fidélité des mesures (notamment sources de bruits et de non linéarité du détecteur), définir des procédures de calibration
- traiter des données prises sur le ciel (durant les nuits à but d’ingénierie et dans le cadre de programmes d’observations scientifiques), et en particulier développer et exploiter le mode d’imagerie différentielle Halpha pour la détection de protoplanètes en accrétion.
Par ailleurs, suivant les compétences et aspirations du doctorant / de la doctorante, le développement d’un banc de test au laboratoire est envisagé, afin d’explorer le potentiel de la lanterne photonique dans le contexte de futurs instruments, en particulier la future mission spatiale HWO, Habitable World Observatory, ou encore PCS, Planetary Camera and Spectrograph, un instrument de prochaine génération pour l'ELT.
Des informations complémentaires sur le projet FIRST peuvent être trouvées sur le site du laboratoire : https://lira.obspm.fr/FIRST
et sur le site SCExAO :
https://www.naoj.org/Projects/SCEXAO/scexaoWEB/030openuse.web/044firstpl.web/indexm.html
Les activités du / de la doctorante seront de :
• Participer à l’élaboration de programmes d’observations avec FIRST-PL (protoplanètes en accrétion, binaires serrées)
• Participer aux observations (à distance ou sur site, à Hawaii, si nécessaire)
• Analyser les données : améliorer le code de réduction de données, élaborer les procédures de calibration et affiner la stratégie d’observations
• Publier les résultats obtenus

Compétences:
• Traitement de données, traitement du signal
• Maîtrise de python
• Connaissances et/ou intérêt pour l’astrophysique
• Connaissances en optique et/ou photonique (apprécié)
• Intérêt pour le travail expérimental
• Anglais

Votre Environnement de Travail

La thèse se déroulera au LIRA (Laboratoire d’Instrumentation et de Recherche en Astrophysique), sur le site de Meudon de l’Observatoire de Paris, au sein du pôle HRAA (Haute Résolution Angulaire en Astrophysique). La thèse sera co-encadrée par E. Huby et S. Lacour, au sein de l’équipe du projet FIRST. L’équipe comprend également une doctorante et une chercheuse post-doctorante. Des liens étroits sont établis avec l’équipe SCExAO du télescope Subaru, en particulier S. Vievard et O. Guyon, offrant un environnement de travail international et des opportunités de collaboration. Une réunion rassemblant l’équipe FIRST a lieu chaque semaine. La thèse sera basée sur le site de Meudon, mais des déplacements sur site à Hawaii sont également envisageables si nécessaire.

Géographiquement, l’équipe FIRST est installée à Meudon au sein d’un groupe transverse rassemblant des équipes travaillant sur l’imagerie directe (coronographie et interférométrie), et la modélisation atmosphérique d’exoplanètes. Ainsi, les synergies étroites avec le pôle Systèmes Exoplanétaires sont facilitées, favorisant des interactions directes entre développements instrumentaux, observations et exploitation scientifique, notamment dans le contexte de la détection et de la caractérisation des jeunes systèmes planétaires. L’environnement de travail est fortement interdisciplinaire, à l’interface entre astrophysique, optique, photonique et traitement du signal.

Contraintes et risques

Aucune

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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