Publications¶
Ouvrage¶
Important
En collaboration avec Pr. Gérard Smadja, je viens de publier Le champ électromagnétique - Des notions fondamentales aux méthodes avancées
Liste de publications¶
0000-0002-5317-7518Thèse d’habilitation à diriger des recherches¶
Spectro-photométrie à champ intégral dans le cadre du projet Nearby Supernova Factory¶
Habilitation à Diriger les Recherches de l’Université de Lyon 1
Soutenue le 26/06/2013
Manuscript HDR (FR)
Résumé¶
La spectrographie à champ intégral est une technique d’observation astronomique puissante permettant d’acquérir des informations spectrales en tout point d’une zone du ciel. Longtemps cantonnée, du fait du traitement spécifique qu’elle requiert, à des niches instrumentales, elle est maintenant disponible sur tous les grands télescopes. Naturellement, cette spectrographie dite 3D a d’abord été utilisée pour l’étude de sources étendues, essentiellement extra-galactiques. Elle a néanmoins de nombreux avantages pour l’observation de sources ponctuelles: qualité photométrique, soustraction du fond structuré, facilité d’acquisition, etc.
J’ai ainsi contribué au développement à Lyon du SuperNova Integral Field Spectrograph (SNIFS), le premier et unique spectrographe à champ intégral dédié à l’observation spectro-photométrique des supernovæ proches. Dans la tradition des précédentes réalisations de l’Observatoire de Lyon, cet instrument est un spectrographe 3D à trame de micro-lentilles (15×15), offrant une couverture spectrale étendue (3200-10000 Å) avec une résolution modérée (R~2000) sur un champ de vue restreint (6,4×6,4 arcsec²). Même si la technologie mise en oeuvre est maintenant relativement classique, les ambitions en terme de précision spectro-photométrique sont élevées. Responsable de la production des données SNIFS, j’ai mis en place toute la chaîne automatisée de réduction et d’étalonnage s’appuyant sur une compréhension fine des détecteurs (non-linéarité aux bas flux, lumière diffuse), de l’instrument (extraction optimale, étalonnage spectro-spatial, etc.) et de l’atmosphère (spectro-photométrie de PSF, transmission atmosphérique, étalonnage en flux, etc.), pour des performances finales conformes aux exigences scientifiques.
SNIFS constitue le coeur du projet The Nearby Supernova Factory (SNfactory), une collaboration internationale visant à étudier des supernovæ thermonucléaires (dites de type Ia, SNe Ia) proches (z<0,1). Ces chandelles standards de portée cosmologique sont à l’origine de la découverte de l’expansion accélérée de l’Univers, et doivent maintenant permettre de préciser la nature de la mystérieuse « énergie noire » qui en serait la cause. Cependant, de nombreux aspects pratiques restent à étudier pour obtenir des contraintes cosmologiques fortes et indiscutables: quelle est la luminosité et la couleur intrinsèque des SNe Ia? Existe-t-il différentes sous-catégories, et comment les identifier? Quelle est la nature du progéniteur? La collaboration SNfactory a acquis, depuis l’installation de SNIFS en 2004 sur le télescope de 2,2 m de l’Université d’Hawaï, plus de 200 séries temporelles de SNe Ia proches, totalisant plus de 3000 spectres étalonnés en flux avec une précision de 2-3 % selon les conditions atmosphériques. Cet échantillon unique, sans équivalent dans le reste du monde, nous permet de mieux comprendre la physique de ces objets (p.ex. existence de SNe dites « super-Chandraskhar »), de mettre en place de meilleures méthodes de standardisation (en particulier par l’étude des caractéristiques spectrales), de réduire les erreurs systématiques tant observationnelles que méthodologiques, d’étudier la relation entre les SNe et leur environnement galactique (propriétés globales ou locales), etc.
Le projet SNfactory est illustratif des développements récents de la cosmologie observationnelle, entrée depuis 15 ans dans le domaine des mesures de précision. Après les expérimentations de découverte et de confirmation, de nombreux projets en préparation doivent permettre d’aborder la 3e phase, celle des observations de masse. Deux collaborations dominent les perspectives à 10 ans dans ce domaine: le Large Synoptic Survey Telescope et Euclid. L’expertise acquise dans la gestion d’un projet intermédiaire tel que SNfactory me permettra d’y contribuer efficacement.
Jury¶
Mme Corinne Augier (IPNL), rapporteur,
M. Roland Bacon (CRAL),
M. Christophe Balland (LPNHE), rapporteur,
Mme Anne Ealet (CPPM), rapporteur,
M. Martin M. Roth (AIP), président du jury,
M. Gérard Smadja (IPNL)
Thèse de doctorat¶
Dynamique des galaxies de type précoce: observations 3D et modélisations¶
Thèse de doctorat de l’École normale supérieure de Lyon — spécialité Physique
Soutenue le 15/05/2000
Manuscript PhD (FR)
Contexte¶
J’ai réalisé ma thèse en astrophysique dans l’équipe Formation et évolution des noyaux de galaxies de Roland Bacon au CRAL-Observatoire de Lyon, et par période dans le Dynamics group de Tim de Zeeuw à l”Observatoire de Leiden (Pays-Bas). Le sujet principal en est la dynamique des galaxies de type précoce, abordée à la fois d’un point de vue purement instrumental et avec des outils plus théoriques. En fait, ma thèse s’est articulée autour d’un nouvel instrument, SAURON (Spectral Areal Unit for Research on Optical Nebulae), qui est un spectrographe intégral de champ à grand champ, dédié à l’étude de la dynamique galactique et des populations stellaires.
Résumé¶
Les réponses aux questions clés concernant les scénarii de formation et d’évolution des galaxies demandent une étude approfondie de la morphologie, de la cinématique et des populations stellaires le long de la séquence de Hubble, étude à laquelle la spectrographie intégrale de champ (SIC) peut grandement bénéficier. L’objet de cette thèse est l’étude de la dynamique des galaxies de type précoce, plus particulièrement abordée sous l’angle de la SIC.
Dans un premier temps, je présente le projet international SAURON, visant à observer un échantillon de ~80 galaxies de type précoce à l’aide d’un spectrographe intégral grand champ dédié. Je décris en particulier le processus spécifique de réduction des cubes de données issues de ce type d’instrument, ainsi que les méthodes mises en oeuvre pour extraire la distribution des vitesses le long de la ligne de vue.
Plusieurs exemples d’apport de la SIC à l’étude de la dynamique des galaxies sont alors présentés. À haute résolution spatiale (0””5), l’observation du noyau double de M31 avec OASIS révèle toute sa complexité morphologique et cinématique. À plus grande échelle (30×40 arcsec²), les premiers résultats SAURON permettent d’appliquer une nouvelle caractérisation possible de la cinématique des galaxies à partir de l’étude de leur champ de vitesses bidimensionnel. Enfin, je présente des éléments de modélisation dynamique de Schwarzschild de la galaxie NGC 3377, basée sur les observations totalement complémentaires OASIS et SAURON.
La dernière partie de cette thèse concerne l”orbite, élément clé de la dynamique galactique, dont la détermination précise des propriétés dynamiques reste l’une des principales pierres d’achoppement dans l’application de la méthode de Schwarzschild. Pour remédier à cette faiblesse, nous avons développé un outil d’analyse des orbites régulières, passant par la reconstruction semi-analytique du tore orbital à l’aide des concepts de la dynamique spectrale.
Mon jury¶
Voici les personnes qui m’ont fait le plaisir et l’honneur d’évaluer ma thèse:
M. Guy Monnet (ESO), président
Mme Fraçoise Combes (IAP), rapporteur
M. Daniel Pfenniger (Obs. de Genève), rapporteur
M. Roland Bacon (Obs. de Lyon), directeur de thèse
M. Tim de Zeeuw (Obs. de Leiden)
M. Roger Davies (Univ. de Durham)
Early-type galaxy dynamics: 3D-observations & modeling¶
Background¶
I did my PhD in astrophysics in Roland Bacon’s team Formation and Evolution of galaxy nuclei at the CRAL in Lyon (France), and by periods in Tim de Zeeuw’s Dynamics group in Leiden Observatory (The Netherlands). The main topic is early-type galaxy dynamics, tackled from a purely instrumental point of view, and with some more theoritical tools. Actually, my thesis was focused on a new instrument, SAURON (Spectral Areal Unit for Research on Optical Nebulae), which is a wide-field integral-field spectrograph, dedicated to the study of galactic dynamics and stellar populations.
Abstract¶
Answers to key questions regarding scenarios of galaxy formation and evolution require extensive morphological, kinematic and stellar population studies along the Hubble sequence, to which integral field spectroscopy (IFS) can greatly benefit. In this context, the subject of this thesis is the study of early-type galaxy dynamics, more specifically tackled with IFS.
At first, I present the international project SAURON, which aims at observing a sample of ~80 early-type galaxies with a dedicated integral wide-field spectrograph. I describe in detail the specific reduction process applied to datacubes from this instrument, as well as methods implemented to extract the line-of-sight velocity distribution.
Various applications of IFS to the study of galactic dynamics are then presented. At high spatial resolution (0””5), observations of the double nucleus of M31 with OASIS exhibits its outstanding morphological and kinematic complexity. On a larger scale (30×40 arcsec²), first results from SAURON could be used for a new characterization of galactic kinematics from the study of their bidimensional velocity field. Last, I present first elements of a dynamical Schwarzschild’s modelization of galaxy NGC 3377, based upon fully complementary data from OASIS and SAURON.
The last section of this thesis deals with the orbit, basic building block of the galactic dynamics, the precise computation of dynamical properties of which remains a major difficulty in the application of Schwarzschild’s method. To deal with this issue, we developed a regular orbit probing tool based on a semi-analytic reconstruction of the orbital torus using concepts from spectral dynamics.