Interférométrie hétérodyne astronomique dans le moyen-infrarouge avec détecteurs à cascade quantique pour l'étude des processus de formation planétaire

Mid-infrared heterodyne interferometry with quantum cascade detectors for the study of protoplanetary environments

• Auteur / Autrice : Tituan Allain
• Direction : Jean-Philippe Berger
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Astrophysique et Milieux Dilués
• Date : Inscription en doctorat le 15/10/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Planetologie et d'Astrophysique de Grenoble

Mots clés

Mots clés libres

Formation planétaire

Interférométrie infrarouge

Instrumentation astronomique

Astronomical instrumentation

Planetary formation

Infrared interferometry

Résumé

Le sujet de thèse porte sur la conception d'un instrument d'observation astronomique basé sur la technique d'interférométrie à longues lignes de base et dédié à l'observation des processus de formation planétaire à haute résolution angulaire. Il repose sur le développement et validation de technologies innovantes dans le domaine de l'interférométrie hétérodyne moyen-infrarouge. Une première partie de la thèse sera consacrée à la conception et validation de détecteurs à très grande bande passante conçus avec des technologies de détection à cascades quantiques maîtrisées au Laboratoire Physique de l'Ecole Normale Supérieure de Paris (groupe de C. Sirtori). Un second volet verra ces détecteurs intégrés dans un banc de corrélation interférométrique hétérodyne à deux voies qui sera finalisé à l'IPAG et dont la performance pour l'observation astronomique sera évaluée. Un troisième volet consistera en une étude système d'un instrument basé sur les concepts élaborés en laboratoire avec l'objectif d'une première validation sur le ciel à la fin de la thèse. Enfin, un programme d'observations de disques protoplanétaires avec le Very Large Telescope Interferometer sera mené dans le moyen-infrarouge afin d'en contraindre les propriétés et de mieux comprendre les enjeux de l'instrumentation du futur.

The PhD project aims at developing a new instrumental concept for astronomical long baseline interferometry. It should be dedicated to the study at high angular resolution of planet formation processes. It is based on the development and validation of innovative technologies in the field of mid-infrared heterodyne interferometry. A first part of the PhD will be devoted to the design, manufacturing and characterization of high bandwidth detectors based on quantum cascade technologies developed at Laboratoire Physique de l'Ecole Normale Supérieure de Paris (C. Sirtori's group). The next step will see these detectors integrated in the two-beam interferometric bench located and IPAG where the full instrumental chain will have to be characterized and its astronomical performance evaluated. A third step will consist in a system's study of an instrumental demonstrator dedicated to actual telescopes. Finally, an observing program of protoplanetary environments in the mid infrared will be conducted at the Very Large Telescope Interferometer with the aim to extract disks properties at the astronomical unit scale and to understand the challenges of future mid-infrared instrumentation.