Observatoire de Paris Institut national de recherche scientifique français Univerité Pierre et Marie Curie Université Paris Diderot - Paris 7

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Emplois, stages

Offre d'emploi

PHD : Couplage de la spectroscopie et de l'imagerie à haut contraste pour la détection et la caractérisation des exoplanètes (H/F)

Type de contrat CONTRAT DOCTORAL
Contexte En tant que membre du projet ERC COBREX, l'étudiant s'insèrera dans une équipe dy-namique de chercheurs, ingénieurs et d'étudiants avec des expertises sur l'étude des systèmes exoplanétaires (planètes, disques), l'imagerie à haut contraste, les mesures de vélocimétrie radial et astrométriques.

La première année de la thèse se déroulera à l'Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG) où les données seront analysées. Les deux der-nières années se dérouleront au Laboratoire d'Etudes Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique (LESIA, Observatoire de Paris).

L'étudiant[e] participera aux campagnes d'observations, à l'analyse des données en provenance des télescopes de l'Observatoire Européen Austral (Chili), du CFHT (Ha-waii) et du télescope spatial James Webb.

Missions L'exoplanétologie est un domaine de recherche émergent qui vise à explorer la diversi-té des systèmes planétaires, de comprendre leur formation et évolution, et enfin de détecter des planètes semblables à la Terre. De nos jours, des instruments d'imagerie à haut contraste couplés à des modules d'optique adaptative sont en mesure de ré-soudre des analogues de Jupiter au delà de 5-10 unités astronomiques autour d'autres étoiles. La combinaison de spectrographes à moyenne (R=λ/Δλ=1000-10 000) et haute (R=λ/Δλ>10 000) résolution spectrale à des modules d'optique adaptative perfor-mants est désormais vu comme une approche clef pour s'affranchir du bruit de tave-lures qui limite nos capacités de détection et de caractérisation des planètes à partir d'observations sols. Ce couplage promet également d'apporter de nouvelles informa-tions sur les propriétés physiques et atmosphériques des planètes, en particulier sur les rapports d'abondances (C/O, N/H; Fe/Si) qui apparaissent comme des traceurs prometteurs du mode de formation des objets.
A de telles résolutions, des absorptions moléculaires commencent à être résolues dans les spectres des planètes. Des techniques de correlation croisées sont utilisées pour produire un signal cohérent à partir des nombreuses signatures spectrales de la pla-nète et permettent simultanément d'améliorer les capacités de détection de ces objets (Birby et al. 2017) tout en les caractérisant. La technique de cartographie moléculaire (Hoeijmakers et al. 2018, Petrus et al. 2020) propose d'application ces techniques de correlation à des donnée hyper-spectrales produites par des spectrographes intégraux de champ afin de mener des campagnes efficaces de détection en aveugle des planètes dans l'environnement proches d'étoiles brillantes.

Un ensemble de spectrographes intégraux de champ à moyenne et haute-résolution spectrale équipés de coronographes ou/et couplés des modules d'optique adaptative performants vont entrer en opération au cours de la prochaine décennie (VLT/ERIS, GTC/FRIDA, VLT/MAVIS, ELT/HARMONI & METIS) avec une sensibilité, une couver-ture spectrale et une résolution spectrale accrues par rapport aux instruments de pointe actuels (par exemple VLT//SINFONI, Keck/OSIRIS). Ceci motive le développe-ment de nouvelles techniques d'analyse exploitant la diversité contenue dans les don-nées de ces instruments pour améliorer les performances de détection et optimiser l'extraction des propriétés spectroscopiques des planètes.

Objectifs : L'étudiant[e] développera des techniques novatrices pour exploiter la di-versité des données produite par des spectrographes à moyenne et haute résolution spectrale (classiques et intégraux de champ) afin d'améliorer les capacités de détection des instruments et de quantifier des informations sur les propriétés des planètes dé-tectées. Il/Elle caractérisera également l'atmosphère de planètes géantes déjà connues et celles détectées au cours de relevés dédiés conduits à travers le projet ERC COBREX. L'étudiant [e] conduira une étude systématique des propriétés physiques (tempéra-ture, gravité de surface, profiles pression-température) et de la composition des objets. Elle/Il modifiera également les modèles utilisés pour inclure des composantes d'avant-plan (circum-planétaires ou circumstellaires). Elle/Il pilotera des études comparatives entre les différents objets étudiés.

Activités L'étudiant[e] sera responsable du développement et de la validation de nouveaux algorithmes applicables aux données de spectrographes intégraux de champ à moyenne et haute résolution spectrale dans le but d'améliorer les capacités de détec-tion et de caractérisation des exoplanètes (voir Petrus et al. 2020).

L'étudiant[e] développera également de nouvelles approches d'inversion des spectres d'exoplanètes à moyenne et haute résolution spectrale afin de mesurer les abondances chimiques et sonder les propriétés atmosphériques des objets (proprié-tés des nuages, composition globale, profiles pression-température). Ce travail repo-sera sur l'utilisation de grilles de spectres modèles pré-calculés à partir de modèles d'atmosphère (Charnay et al. 2018). Elle/Il couplera enfin les méthodes d'inversion spectrales aux techniques de détection dans un outil intégré capable d'assurer la dé-tection et la caractérisation d'une planète simultanément.

L'étudiant[e] aura accès à des données des spectrographes intégraux de champ de pointe (Keck/OSIRIS, VLT/SINFONI, Gemini/NIFS) et de spectrographes haute réso-lution de dernière génération (CFHT/SPIRou, ESO/NIRPS, CRIRES+). Il/Elle exploite-ra le nouveau mode haut-contraste du spectrographe intégral de champ ERIS (ERIS+) qui sera installé prochainement au VLT (Chili). Elle/Il évaluera le bénéfice et les limitations de ce mode sur des données observées et simulées.
Compétences L'étudiant[e] doit être titulaire d'un master en science informatique, physique, ma-thématiques appliquées, ou astrophysique. Elle/Il devra justifier de compétences en analyse des données et traitement du signal.
Elle/Il devra faire preuve d'une grande motivation et être capable de proposer des algorithmes innovants et de mettre en application ces concepts sur sa problématique astrophysique.
La connaissance du langage python et la maitrise des librairies de base (scipy, numpy, pandas, scikit-learn) est essentielle..
L'étudiant[e] devra justifier d'un bon niveau en anglais parlé et écrit.
Elle/Il devra être en capacité de travailler en équipe.

Nom du contact Anne-Marie Lagrange
Email Anne-Marie.Lagrange@obspm.fr
Téléphone 33 4 76 51 42 03
Durée 36 mois
Date d'embauche 01/10/21
Salaire 2135€ bruts
Modalités postuler sur le portail emploi CNRS
https://emploi.cnrs.fr/

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