M2R ASEP

MASTER « Physique et Astrophysique »
Spécialité Recherche ASEP
« Astrophysique, Sciences de l'Espace, Planétologie »
Proposition de stage 2011-2012
Directeur de stage
Nom : RODRIGUEZ
Prénom : SEBASTIEN
e-mail : [e-mail]
Laboratoire : AIM
Lieu du stage : Gif sur Yvette
Détermination de la profondeur des cratères des satellites de glace de Saturne
par analyse photométrique des images de Cassini : implication pour l’histoire
géologique de ces corps
Thème scientifique
Planétologie
Méthodologie
Théorie - modélisation, Observations - traitement de données
Résumé:
Ce stage propose d’étudier les propriétés globales de la surface et de la proche sub-surface des
satellites de galce de Saturne avec l’aide d’images de la caméra ISS, instrument auquel notre
équipe est officiellement associée. Cette étude sera principalement basée sur l’analyse des
propriétés photométriques de régions sélectionnées pour leur intérêt géologique, dans le but de
quantifier un certain nombre de leurs propriétés physiques (topographie, albedo, compacité, taille
des grains du régolithe, composition…). Ces propriétés pourront être reliées à l’histoire
géologique du satellite. Il faudra pour ce faire utiliser et adapter des outils et des simulations pour
le traitement et l’analyse photométrique des images ISS qui ont été préalablement développés
par notre équipe dans le cadre de l’étude de la surface d’Encelade, et qu’il faudra généraliser à
d’autres satellites. C’est pour cela qu’une bonne maitrise de l’outil informatique, et en particulier
de logiciels tels que IDL ou de langages de programmation (le Fortran ou le C), sera indispensable
au bon déroulement du stage. Une thèse (sujet ouvert à la discussion) pourra être proposée à la
suite du stage.

MASTER « Physique et Astrophysique »
Spécialité Recherche ASEP
« Astrophysique, Sciences de l'Espace, Planétologie »
Proposition de stage 2011-2012
Directeur de stage
Nom : RODRIGUEZ
Prénom : SEBASTIEN
e-mail : [e-mail]
Laboratoire : AIM
Lieu du stage : Gif sur Yvette
Cartographie et étude expérimentale des champs de dunes de Titan en
présence d’obstacles topographiques : implication pour les vents de surface
Thème scientifique
Planétologie
Méthodologie
Observations - traitement de données, Instrumentation - expérimentation
Résumé:
Titan est la plus grosse lune de Saturne et la seule de tout le système solaire à posséder une
épaisse atmosphère, une couche de brume étendue et un système climatique, basé ici sur les
hydrocarbures (méthane et éthane essentiellement). La sonde Cassini, en orbite autour de
Saturne depuis le 1er juillet 2004, survole Titan une fois par mois en moyenne depuis le début de
la mission.
Les instruments VIMS (imageur hyperspectral dans le visible et l’infrarouge) et RADAR (expérience
micro-ondes) de la sonde Cassini ont notamment découvert dès 2005 la présence de vastes
réseaux de dunes longitudinales, concentrées pour la grande majorité dans une bande équatoriale
de ±30° autour de l’équateur. Leur dimension, leur orientation, notamment autour d’obstacles
topographiques, leur forme et leur stratification sédimentaire sont autant d’enregistrements des
conditions climatiques passées et/ou présentes. L’objectif de ce stage sera, dans un premier
temps, de cartographier l’intégralité des champs de dunes de Titan imagés par le RADAR et VIMS.
En utilisant les données altimétriques de l’expérience RADAR, il sera demandé, dans un deuxième
temps, d’extraire une topographie précise des régions dunaires où celle-ci est accessible. L’étude
se focalisera tout particulièrement sur les régions où les dunes rencontrent un obstacle
topographique (collines ou montagnes), où la déviation locale du champ de dunes est
particulièrement sensible aux conditions de vents et aux propriétés du « sable ». Si le temps le
permet, des maquettes 3D de quelques topographies pourront être réalisées et une étude
expérimentale de l’effet de ces topographies sur l’orientation des dunes - et la comparaison avec
les observations sur Titan, pourra être engagée (en collaboration avec le laboratoire MSC de
l’Université Paris 7).
L’étudiant devra maîtriser le fortran et IDL. Une bonne connaissance de logiciels de cartographie,
tel ArcGIS, serait appréciable. Une poursuite en thèse (sur ce sujet ou un sujet connexe) pourra
être envisagée au sein de l’équipe d’accueil.

MASTER « Physique et Astrophysique »
Spécialité Recherche ASEP
« Astrophysique, Sciences de l'Espace, Planétologie »
Proposition de stage 2011-2012
Directeur de stage
Nom : Corbel
Prénom : Stephane
e-mail : [e-mail]
Laboratoire : AIM (CEA Saclay)
Lieu du stage : Saclay
Jet production and particles acceleration in the microquasar Cygnus X-3
Thème scientifique
Objets compacts
Méthodologie
Théorie - modélisation, Observations - traitement de données
Résumé:
Galactic and extra-galactic accreting systems (black hole or neutron star) produce outflows
containing energetic particles that are accelerated away from the compact object up to relativistic
speeds in collimated jets. These high-energy particles, entangled in the jet magnetic field, lose
their energy via synchrotron and/or inverse Compton emission, or via pion production in the case
of baryonic jets, resulting in a broadband spectrum from radio up to high-energy γ rays.
Cyg X-3 is the first binary hosting an accreting compact object and relativistic jet (a.k.a.
microquasar) to be detected in γ rays, thanks to Fermi and AGILE. The nature and location of the
non-thermal processes that bring particles to high energies, the relationship between these
processes, jet launching and accretion state are long-standing questions for both microquasars
and active galactic nuclei that stand to benefit from this detection: in Cyg X-3, jet emission can be
followed and resolved spatially in radio, the accretion state is traced by the X-rays while the
newly-detected gamma-rays provide a window into particle acceleration.
With frequent flaring activity of its relativistic jets, Cygnus X-3 is one of the most active
microquasars and is the only Galactic black hole candidate detected at high energy. By using a
very large set of simultaneous data in gamma rays (Fermi), soft and hard X-ray (RXTE, Swift,
INTEGRAL) and radio (various telescopes) acquired the last few years, it is now time (and also
possible) to provide a comprehensive physical picture of the link between particles acceleration,
the formation of relativistic jets and the conditions within the accretion flow. The work implies
comparisons of light-curves and spectra in different wavelengths, as well as specific modelling of
the X-ray and γ-ray spectra.

MASTER « Physique et Astrophysique »
Spécialité Recherche ASEP
« Astrophysique, Sciences de l'Espace, Planétologie »
Proposition de stage 2011-2012
Directeur de stage
Nom : Blanc
Prénom : Guillaume
e-mail : [e-mail]
Laboratoire : APC
Lieu du stage : Université Paris Diderot
Cosmologie avec lʼeffet de lentillage gravitationnel faible - Mesures
dʼamplification cosmique
Thème scientifique
Cosmologie
Méthodologie
Observations - traitement de données
Résumé:
Contexte : La lumière qui nous provient dʼobjets lointains (sources) est perturbée sur son parcours
par la présence dʼobjets massifs (lentilles). Lʼobservation dʼun grand nombre de sources permet
de mesurer statistiquement cet effet, soit par la distorsion de leurs images (cisaillement
cosmique) soit par lʼaugmentation de leurs flux (amplification cosmique). Ces mesures permettent
de mettre des contraintes sur les modèles cosmologiques, en particulier sur lʼénergie
noire.Contenu : Le stage sera focalisé sur les mesures dʼamplification cosmique, à lʼaide de
grands relevés existants (SDSS, CFHTLS). Il sʼagit de mesurer la corrélation entre une population
dʼavantplan (galaxies) et une population dʼarrière-plan (galaxies, quasars, supernovæ…). Pour ce
faire, il faut proprement les séparer dans lʼespace des redshifts, pour éviter dʼêtre dominé par des
corrélations purement spatiales. Cette séparation nʼest pas immédiate, car dans les sondages
profonds comme CFHTLS les redhsifts sont mesurés photométriquement. Le stagiaire étudiera
cette séparation et son influence sur la mesure de corrélation.
Méthodes : La mesure de lʼamplification cosmique se fait par des outils statistiques (fonction de
corrélation).

MASTER « Physique et Astrophysique »
Spécialité Recherche ASEP
« Astrophysique, Sciences de l'Espace, Planétologie »
Proposition de stage 2011-2012
Directeur de stage
Nom : PIAT
Prénom : MICHEL
e-mail : [e-mail]
Laboratoire : APC
Lieu du stage : Université Paris Diderot
Caractérisation de la polarisation du rayonnement cosmologique depuis
l’espace : effet des lobes parasites
Thème scientifique
Cosmologie
Méthodologie
Simulations numériques, Instrumentation - expérimentation
Résumé:
La théorie de l’inflation semble aujourd’hui bien expliquer l’origine des perturbations de densité
responsables de la formation des structures dans l’univers. Les prédictions du modèle restent
toujours cohérentes avec les données actuelles, par exemple celles de WMAP sur les anisotropies
du rayonnement fossile à 3K (Cosmic Microwave Background, CMB). Outre les perturbations de
densité, la théorie prédit la production d’ondes gravitationnelles par les fluctuations quantiques
du champ de gravité pendant l’inflation. La détection de ces ondes primordiales représenterait la
confirmation d’une prédiction clef du modèle et nous donnerait l’échelle d’énergie de l’inflation.
La meilleure façon de voir ces ondes gravitationnelles est via leur signature unique dans les
anisotropies de polarisation du CMB (les modes B). L’étude des anisotropies de polarisation est
donc devenu un enjeu majeur de la cosmologie observationnelle et de nombreux projets
d’observations se préparent au sol, en ballon et dans l’espace. Plusieurs projets spatiaux dédiés à
la mesure de la polarisation du CMB ont été étudiés en Europe et aux Etats-Unis. Nous organisons
aujourd’hui un effort de remise à plat du design d’une mission spatiale en collaboration avec le
LERMA et ASTRIUM.
Une mission spatiale dédiée à la recherche de la signature des ondes gravitationnelles dans le
CMB requiert une précision de mesure extrême et donc un contrôle draconien des effets
systématiques. L’un des avantages de l’espace est la possibilité de s’éloigner des sources de
signaux parasites. Un signal parasite potentiellement important est dû aux lobes secondaires de
l’instrument. Le sujet de stage sera une étude de l’impact des lobes secondaires sur les mesures
dans le contexte d’une mission spatiale dédiée à la caractérisation de la polarisation du
rayonnement cosmologique. L’objet est d’évaluer l’importance de cet effet systématique et
d’identifier des méthodes pour le contrôler afin d’atteindre les objectifs scientifiques de la mission.
Ce stage permettra à l’étudiant de découvrir la théorie de l’inflation, de comprendre les
techniques de mesure et d’analyse des données et de participer à une étude de concept d’une
mission spatiale.