Thèse soutenue

Autour de g(2) en astrophysique
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Auteur / Autrice : Antonin Siciak
Direction : Robin KaiserJean-Pierre Rivet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 05/07/2021
Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Physique de Nice
Jury : Président / Présidente : Farrokh Vakili
Examinateurs / Examinatrices : Robin Kaiser, Jean-Pierre Rivet, Farrokh Vakili, Jean-Philippe Berger, Jean-Marcel Rax, Aglaé Kellerer, Caterina Riconda
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Philippe Berger, Jean-Marcel Rax

Résumé

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Ce travail est associé au développement d’un corrélomètre stellaire opérant dans le visible, sur le plateau de Calern, site d’observation astronomique de l’Observatoire de la Côte d’Azur. La thèse s’articule en trois parties : “Fondements”, “Réalisations”, et “Explorations”. Il y a six résultats principaux originaux.La première partie “Fondements” propose une comparaison des fonctions de corrélation g(1) (champ-champ), g(3/2) (intensité-champ), et g(2) (intensité-intensité), pour un champ chaotique ricien (i.e. dont l’amplitude possède une densité de probabilité de Rice) crée selon une modélisation proposée pour le milieu interstellaire “Weigelt blob B” voisin du système stellaire η Carinæ. Le champ résultant est une radiation cohérente superposée à une radiation chaotique Rayleigh (i.e. dont l’amplitude possède une densité de probabilité de Rayleigh) issue d’une multitude d’oscillateurs, libres et indépendants, en mouvement brownien non-relativiste dans un gaz support, relativement à un observateur inertiel. Cette étude a débouché sur : La création d’un modèle basé sur un modèle cinétique classique ab-initio. Le modèle cinétique ab-initio est analysé de manière originale, la description repose sur des processus markoviens à sauts avec continuum d’états. Le modèle crée permet alors 1- de calculer les fonctions de corrélation du champ résultant de la situation d’intérêt pour le processus de transport normal des oscillateurs, et 2- d’explorer comment ces fonctions de corrélation rendraient compte d’un transport anormal des oscillateurs (des transports anormaux pertinents en astrophysique sont considérés). La mise en évidence théorique de la sensibilité accrue de g(3/2) aux fluctuations non-classiques du champ, et à la composante cohérente dans un champ chaotique ricien. Cette fonction de corrélation présente de plus un meilleur rapport signal sur bruit statistique que g(2) en théorie. Le calcul des rapports signal sur bruit est mené avec une méthode (classique) différente et consistante avec celle d’Hanbury Brown et Twiss. La méthode de calcul semble plus adaptée aux corrélomètres stellaires modernes. La mise en évidence théorique de l’avantage du corrélomètre hybride (ou hétérodyne), mesurant également g(2), en terme de rapport signal sur bruit. Même remarque sur la méthode de calcul des rapports signal sur bruit qu’en (ii).La partie “Réalisations” rapporte la caractérisation en laboratoire du corrélomètre et les résultats d’une campagne de mesures astrophysiques : La mesure de g(2) sur la raie Hα de l’étoile P Cygni. Cette mesure a permis de confirmer sa nature chaotique Rayleigh, puis de caractériser quantitativement le temps de cohérence de cette raie. La mesure de la distance Terre - P Cygni par la mesure de g(2) pour deux bases projetées.La partie “Explorations” teste le potentiel de la mesure de g(2) pour identifier un laser aléatoire quasi-unidimensionnel relativement à un champ chaotique Rayleigh. Elle constitue une première étape dont les résultats sont : La découverte d’une transition dans g(2) en-dessous et au-dessus du seuil laser, et la création d’un modèle décrivant l’intensité du champ au-dessus du seuil via un processus de Poisson composé homogène, en accord avec la mesure.