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Noysena, Kanthanakorn. Astronomie multi-messager avec des télescopes à grand champ de vue : stratégies d'observation, analyse d'images, suivi de candidats, études et implications astrophysiques

Noysena, Kanthanakorn (2020). Astronomie multi-messager avec des télescopes à grand champ de vue : stratégies d'observation, analyse d'images, suivi de candidats, études et implications astrophysiques.

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Résumé en francais

La détection des ondes gravitationnelles (GWs) par les interféromètres LIGO et Virgo a ouvert une nouvelle ère pour les observations multimessagers, en particulier la détection simultanée d'événements GW et de sursauts gamma (GRB). Le premier événement GW détecté par LIGO le 14 septembre 2015 (Abbott et al.,2016d) était une fusion de trous noirs binaires (BBH). Jusqu'en août 2017, neuf autres fusions de trous noirs ont été détectées lors des campagnes d'observation O1 et O2. Mais l'objet le plus intéressant pour l'astronomie multi messager a été la fusion de deux étoiles à neutrons (BNS) détectée le 17 août 2017 (Andreoni et al., 2017). Cette fusion a été détectée par divers détecteurs d'ondes électromagnétiques et a permis de confirmer l'existence du modèle kilonova. Mon travail de thèse a commencé par l'analyse d'images enregistrées par les télescopes TAROT lors des campagnes O1, O2 pour essayer de détecter de nouvelles sources optiques associées aux fusions de trous noirs (BBH). J'ai développé la chaîne d'analyse pour traiter les images TAROT. Aucun transitoire optique n'a été détecté, mais la magnitude limite de l'événement BBH du 14 août 2017 a apporté de nouvelles contraintes concernant le lien hypothétique avec les sursauts gamma et a donné lieu à une publication (Noysena et al.,2019). Les trois événements GW150914, GW170104 et GW170814 observés par TAROT nous ont permis de contraindre la valeur alpha < 10^-5 de la fraction d'énergie émise par les ondes gravitationnelles convertie en lumière optique. Une couverture d'environ 100% de la localisation de GW170814 a été observée 0,6 jour après l'émission des ondes gravitationnelles sans signe de transitoire optique. Cette limite, comparée à 147 courbes de lumière optiques de GRB de redshift connus, a permis de conclure que 65% des GRBs connus auraient été détectés si GW170814 avait été associé à un GRB. La possibilité de détecter un transitoire optique a repris lorsque les interféro-mètres GW ont effectué la campagne O3 entre le 1er avril 2019 et le 27 mars 2020. À la fin de la campagne O3, 55 événements ont été détectées par LIGO et Virgo et 47 événements GW ont été suivi par TAROT. Des milliers d'images ont été enregistrées et analysées pour rechercher les transitoires optiques avec une chaîne logicielle utilisant des techniques de traitement décrites en détail dans ce manuscrit. Aucune nouvelle source optique crédible associée aux événements GW n'a été trouvée. 34 circulaires GCN rapportant les limites de détection des observations optiques ont été publiées dans les circulaires GCN. L'efficacité de conversion alpha pour BNS, BBH et NSBH est respectivement de 2×10^-6, 3×10^-7 et 2×10^-8. La limite de détection et le court délai pour commencer les observations optiques avec TAROT nous ont permis de réduire fortement l'hypothèse de l'association entre GWs et GRBs en cas de fusion BBH. Cependant, nous n'avons pas suffisamment de cas pour exclure définitivement l'association. Cinq fusions d'étoiles à neutrons binaires ont été détectées pendant la campagne O3 mais aucune d'entre elles n'était plus proche que 100 Mpc, ce qui est au-delà de la distance limite où TAROT pouvait détecter la kilonova associée. En conséquence, nous ne tirons pas de conclusion sur les observations optiques de BNS. Le suivi optique par TAROT a été une expérience pionnière, passionnante, et nous avons ajusté la méthodologie événement après événement afin d'augmenter l'efficacité de la chaîne de détection. Le fait d'avoir rejoind le groupe GRANDMA nous a apporté plus d'opportunités pour détecter les transitoires optiques pendant la campagne O3 et a donné lieu à deux articles scientifiques publiés en collaboration (Antier et al., 2019, 2020). Un plus grand nombre de détection d'ondes gravitationnelles et d'observations optiques seront nécessaires dans le futur et nous sommes prêts à participer au suivi optique des prochaines campagnes GW.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Klotz, Alain
Boër, Michel
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), UMR 5277
Mots-clés libres :Multimessenger - Ondes gravitationnelles - Sursaut gamma - Télescopes à grand champ de vue - Événement transitoire - TAROT
Sujets :Sciences de l'univers
Déposé le :15 Jan 2021 10:51