Coincident searches between high energy neutrinos and gravitationnal waves with ANTARES, VIRGO and LIGO detectors

• Auteur / Autrice : Boutayeb Bouhou
• Direction : Antoine Kouchner, Eric Chassande-Mottin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique des hautes énergies
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sursauts gamma

Ondes gravitationnelles

Télescope à neutrinos ANTARES

Résumé

L'objectif de ce travail est la détection conjointe d'ondes gravitationnelles et de neutrinos cosmique de haute énergie à travers une approche multi-messagers. Les astronomies “neutrinos” et “ondes gravitationnelles” sont encore en phase de développement, mais elles sont appelées à jouer un rôle fondamental dans le futur. En effet, ces “messagers” peuvent parcourir de grandes distances grâce à leur faible interaction avec la matière (contrairement aux photons qui, à haute énergie, sont rapidement absorbés), sans être affectés par les champs magnétiques (contrairement aux rayons cosmiques chargés). Ils peuvent également s' échapper de milieux denses et fournir des informations sur les processus qui ont lieu au coeur des sources astrophysique (les photons s' échappent des couches périphériques des objets célestes). En un mot, ces astronomies sont susceptibles d'ouvrir une nouvelle fenêtre d‘observation sur le cosmos. La collaboration ANTARES a construit en Méditerranée un télescope sous-marin de neutrino de haute énergie d'une surface de détection proche de 0. 1 km². C'est le télescope le plus sensible pour la partie du ciel observée. Les interféromètres VIRGO et LIGO sont des détecteurs terrestres pour l'observation directe d'ondes gravitationnelles, instalés en Europe et aux états-Unis d'Amérique respectivement. Les instruments ANTARES, VIRGO et LIGO offrent une sensibilité inégalée dans la zone de recherche commune. Le premier chapitre de cette thèse introduit les motivations théoriques pour une recherche jointe d'ondes gravitationnelles et de neutrinos de haute énergies en développant les différents scénarios d'émission. Le deuxième et troisième chapitres sont consacrés à l'étude des techniques de détection avec les interféromètres VIRGO-LIGO et le télescope à neutrinos ANTARES. Les quatriéme et cinquième chapitres de ce travail présentent les résultats d'analyses de données combinées d'ANTARES, VIRGO et LIGO prises séparement pendant les années 2007 et 2009-2010.

The aim of this work is the joint detection of gravitational waves and high energy neutrinos in a multi-messengers context. The neutrino and gravitational waves astronomies are still in the phase of development, but they are expected to play a fundamental role in the future. In fact, these messengers can travel big distances because of their weak interaction with matter (contrary to photons that at high energy are rapidly absorbed) without being affected by magnetic fields (contrary to charged cosmic rays). They can also escape dense media and provide informations on the processes taking place in the heart of astrophysics sources. Particularly, GW+HEN multi-messenger astronomy may open a new observational window on the Universe. ANTARES collaboration has built a telescope of area ​​0. 1 km² in the Mediterranean Sea for the detection of high energy neutrinos. This is the most sensitive telescope for the observed part of the sky. LIGO and VIRGO interferometers are ground-based detector for direct observation of gravitational waves, instaled in Europe and the USA respectively. Instruments ANTARES, VIRGO and LIGO offer unrivaled sensitivity in the area of ​​joint observation. The first chapter of this thesis introduces the theoretical motivations for GW+HEN search by developing different emission scenarios. The second and third chapters we give an overview of the experiments and review the data analysis tools. The fourth and fifth chapters of this work present the results of the analysis of the combined data from ANTARES, VIRGO and LIGO taken separately in 2007 and 2009-2010.