Doctorat (H/F) : Tests de la gravité pour les futurs détecteurs d'ondes gravitationnelles

Description du Poste

Sujet De Thèse

L'avènement de l'astronomie des ondes gravitationnelles (OG) offre une occasion sans précédent de mettre la gravité et l'astrophysique à l'épreuve dans des conditions extrêmes. Depuis la première détection d'une fusion de trous noirs binaires par la collaboration LIGO-Virgo, les observations d’OG ont permis de tester avec précision la relativité générale (RG) dans le régime non linéaire, de contraindre lespropriétés de la population des trous noirs (TN) et ont apporté de nouvelles connaissances sur la formation et l'évolution des objets compacts. Ces réalisations reposent de manière critique sur des modèles de forme d'onde précis décrivant l'évolution complète de la coalescence des binaires compacts, TN et étoiles à neutrons, dans les trois phases inspiral-merger-ringdown. Les décennies à venir marqueront un bond qualitatif dans ce domaine. L'avènement des détecteurs d’OG terrestres de troisième génération, notamment l’Einstein Telescope (ET), augmenteront considérablement les taux de détection et les rapports signal/bruit pour les TN binaires de masses stellaires à intermédiaires (de 1 à 1000 masses solaires). Parallèlement, les interféromètres spatiaux tels que l'antenne spatiale à interféromètre laser (LISA) ouvriront la fenêtre milli-Hz, donnant accès à des binaires de trous noirs massifs et à des systèmes asymétriques tels que les spirales à rapport de masse extrême et intermédiaire (EMRI).

Pour permettre cette science avec les futurs détecteurs d'OG tels que LISA et ET, il est impératif : (i) de comprendre toutes les implications et les observables de la RG et (ii) d'étudier comment les écarts potentiels pourraient se manifester et possiblement être confondus avec d’autre phénomènes. Le premier point est essentiel pour éviter d'interpréter à tort un comportement mal compris de la théorie de la RG comme une violation, tandis que le second point permet d'orienter les efforts d'analyse des données et de comprendre et traiter correctement les effets systématiques. Malgré ces récents développements, l’analyse de données réalisées par la collaboration LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) ne repose encore que sur une banque de données de formes d’ondes développées dans le cadre de la RG, avec des modifications phénoménologiques. Le but de ce projet est d’implémenter les formes d’ondes alternatives obtenues au LUX dans les algorithmes d’analyse des données développés au L2IT. Cela permettra de réaliser pour la première fois des tests crédibles de la gravité avec les futurs détecteurs d’OG (LISA, ET), incluant une analyse hiérarchique combinant de façon optimale les contraintes obtenues pour les observations d’une population de sources.

Le but de la thèse est de réaliser des tests crédibles de la gravité avec les futurs détecteurs d’ondes gravitationnels (LISA, Einstein
Telescope). Pour cela, une première partie, réalisée au LUX (INSU) consistera à développer des formes d’ondes réalistes dans certaines théories de la gravité, à l’aide de méthodes perturbatives comme le formalisme post-Newtonien. Parmi les théories envisagées, on pourra considérer les théories scalaires-tenseur, motivées comme une alternative au modèle standard de la cosmologie, et/ou les théories avec des termes de courbure d’ordre supérieur considérée comme modèle effectif de la gravité pour améliorer le comportement à hautes énergies de la gravité. La deuxième partie, réalisée au L2IT (IN2P3), consistera à appliquer ce formes d’ondes alternatives à un algorithme d’analyse de données pour obtenir des prédictions crédibles, en utilisant et adaptant les codes développés au L2IT, comme par exemple LISAbeta. Cela permettra de préparer la science des futurs détecteurs, en développant des tests de la gravité avancés. Pour cela, le projet sera inséré dans les activités scientifiques en cours dans les deux grandes collaborations internationales (LISA et ET). Ce projet de thèse en co-direction permettra de former un.e étudiant.e à la fois sur les méthodes théoriques et les méthodes numériques (analyse de données).

Votre Environnement de Travail

Il s'agit d'une co-direction entre Laura Bernard au LUX (Meudon, INSU) et Nicola Tamanini au L2IT (Toulouse, IN2P3), et il bénéficiera par un co-encadrement par Sylvain Marsat (Toulouse, IN2P3)
Pendant sa thèse, le ou la doctorant·e partagera son temps à parts égales entre le LUX et le L2IT. Cette organisation lui permettra de travailler dans des contextes variés et au sein d’équipes de recherche distinctes, en mobilisant des méthodes et approches complémentaires. Des réunions de collaborations à distance seront programmées régulièrement et deux réunions annuelles en personne (une à Meudon, une à Toulouse) seront prévues.

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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