Description du sujet de thèse

COMCUBE-S est un essaim de nanosatellites destinés à l'étude des sursauts gamma (GRB). La mission a récemment été sélectionnée par l'Agence spatiale européenne (ESA) en vue d’un lancement d’une constellation de 27 nanosatellites gamma au milieu des années 2030. Une mission intermédiaire de démonstration en orbite avec deux nanosatellites est prévue pour 2030.
L'objectif de la thèse est de participer au développement de COMCUBE-S pour l'astronomie multi-longueurs d’onde. Notre compréhension de multiples sources transitoires détectés par COMCUBE-S en rayons gamma bénéficiera d'un suivi rapide à d'autres longueurs d'onde. Cela comprend notamment les GRB, les noyaux actifs de galaxie (AGN), les microquasars, les répéteurs de rayons gamma mous, ou encore les variables cataclysmiques. Le volume important d'alertes générées par COMCUBE-S, de l'ordre de plusieurs par jour, sera traité automatiquement par une infrastructure de courtage (broker) telle que FINK avant d'être envoyé aux installations de suivi et aux équipes scientifiques.
Le projet de thèse comprend trois parties principales : (i) l'amélioration des capacités de localisation des sources à l'aide de l’intelligence artificielle, (ii) la simulation de la détection par COMCUBE-S de sources transitoires sur la base de leurs propriétés astrophysiques, et (iii) le développement de modules scientifiques dans FINK pour la gestion automatisée des alertes générées par la constellation.
COMCUBE-S mettra en œuvre de nouveaux aspects des liaisons inter-satellites pour produire des notifications d'alerte rapides avec positionnement automatique des sources. Une première localisation des sources sera obtenue à partir des taux de comptage des détecteurs de l'ensemble de la constellation, qui seront automatiquement transmis au sol en cas d'événement déclencheur. La méthode a été développée à l'origine pour la localisation des GRB par l'instrument CGRO-BATSE, mais son application à un grand nombre de détecteurs répartis sur plusieurs satellites constitue une nouvelle approche. Le doctorant développera une nouvelle méthode de localisation basée sur l'utilisation d'un réseau de neurones artificiels entraîné avec des données simulées. Il utilisera un modèle numérique détaillé d'un nanosatellite pour prédire les taux de comptage de tous les détecteurs en fonction de la position, du spectre et du flux de la source.
Dans une deuxième partie de la thèse, le doctorant étudiera la détection avec COMCUBE-S de diverses sources transitoires astrophysiques (GRBs, AGN etc.). Il utilisera plusieurs catalogues de sources pour décrire le spectre d’émission et la variabilité des objets astrophysiques étudiés. A l'aide de simulations de la fonction de réponse de COMCUBE-S, il évaluera le taux de détection de chaque type de source et la précision de localisation en se basant sur le travail effectué dans la première partie de la thèse.
Enfin, le doctorant utilisera les détections simulées de COMCUBE-S pour construire de nouveaux modules scientifiques dans le broker FINK développé à IJCLab. L'objectif est de fournir une classification des transitoires en temps réel, afin de sélectionner automatiquement les alertes les plus prometteuses à envoyer au réseau GCN pour des observations de suivi à plusieurs longueurs d'onde.
Pour ses simulations, le doctorant bénéficiera grandement du développement et de l'évaluation des performances du télescope gamma Compton de COMCUBE-S, qui sera réalisé à IJCLab pendant la thèse en collaboration avec le CEA-Irfu et l'University College de Dublin. Il ou elle pourra participer activement aux travaux d'instrumentation en laboratoire et à l'analyse des données recueillies lors des tests de l'instrument. Il sera très formateur pour l'étudiant d'utiliser ces données de laboratoire pour des simulations de performances de la mission spatiale et une application astrophysique.

Contexte de travail

Le laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie est un laboratoire de physique des deux infinis sous tutelle du CNRS, de l'université Paris-Saclay et de l'université de Paris, né en 2020 de la fusion des cinq UMR situées sur le campus universitaire d'Orsay : le Centre de sciences nucléaires et de sciences de la matière (CSNSM), le laboratoire d'Imagerie et modélisation en neurobiologie et cancérologie (IMNC), l'Institut de physique nucléaire d'Orsay (IPNO), le Laboratoire de l'accélérateur linéaire (LAL) et le Laboratoire de physique théorique (LPT).

Les thèmes de recherche du laboratoire sont la physique nucléaire, la physique des hautes énergies, les astroparticules et la cosmologie, la physique théorique, les accélérateurs et les détecteurs de particules ainsi que les recherches et développements techniques et applications associées pour l'énergie, la santé et l'environnement.

La structure dispose de capacités techniques très importantes (environ 280 ingénieurs et techniciens) dans tous les grands domaines requis pour concevoir, mettre au point et en œuvre les dispositifs expérimentaux nécessaires à son activité scientifique : mécanique, électronique, informatique, instrumentation, techniques d'accélération et des techniques de la biologie. Ces forces techniques représentent un atout de premier plan pour la conception, le développement et l'utilisation des instruments nécessaires (accélérateurs et détecteurs). La présence des infrastructures de recherche et des plateformes technologiques rassemblées sur le site du laboratoire constitue également un atout majeur. Enfin, environ 90 ITA des services administratifs et support travaillent aux côtés des scientifiques et ingénieurs.
Le ou la doctorant(e) effectuera ses travaux de recherche au sein de l'équipe Astrophysique et Cosmochimie (AC) du pôle Astroparticules, Astrophysique et Cosmologie (A2C) du laboratoire IJCLab. L'équipe, qui est basée sur un seul site de l'Université Paris- Saclay (au bâtiment 104 dans la vallée d'Orsay) comprend sept chercheurs et enseignants-chercheurs permanents, et un post-doctorant.
Le poste étant situé dans une ZRR (zone à régime restrictif), le recrutement est conditionné par l'obtention d'un avis favorable du HFSD. En conséquence, la date de prise de fonction est précisée à titre indicatif et pourra être reportée.


Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.