Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Radioastronomie – Recherche“

Depuis la découverte du premier pulsar en 1967, nous connaissons désormais plus de 2500 pulsars aujourd’hui. Les pulsars offrent un champ d’études considérable : depuis l’étude des propriétés du milieu interstellaire et l’étude de la magnétosphère des pulsars jusqu’aux tests de la gravité en champ fort et la caractérisation d’un fond d’ondes gravitationnelles d’origine cosmologique. Cela explique pourquoi nous continuons de chercher de nouveaux pulsars de nos jours. Après des découvertes de pulsars millisecondes dans les sources non identifiées du Fermi Large Area Telescope, un programme de recherche de nouveaux pulsars a été mené à partir de 2012 par G. Desvignes. Observant à 1.4 GHz avec une haute résolution temporelle et fréquentielle, le programme SPAN512 a été conçu pour la recherche de pulsars rapides et lointains situés dans le plan Galactique. Nous décrirons les méthodes d’analyse mises en place pour traiter les données afin de trouver de nouveaux pulsars, méthodes soit basées sur la stabilité de la période de rotation des pulsars soit sur leur émission d’impulsions individuelles. Nous présenterons aussi l’état actuel de l’analyse du programme SPAN512 et les découvertes effectuées, plus particulièrement du pulsar trouvé au cours de ce travail de thèse, PSR J2055+3829, un pulsar milliseconde de période de rotation de 2.08 ms appartenant à un système de type « Veuve Noire ». Ce sera l’occasion de présenter les études chronométriques réalisées pour trouver l’éphéméride de ce pulsar et, dans le même temps, j’en profiterai pour parler d’une analyse similaire faite sur le pulsar J1618-3921, un pulsar dans une orbite excentrique. Enfin, nous présenterons des études polarimétriques de pulsars réalisées à la lumière d’un nouveau modèle, le modèle du vecteur tournant décentré (DRVM). Nous montrerons qu’un champ magnétique hautement décentré peut expliquer les variations brusques de l’angle de polarisation
Since the discovery of the first pulsar in 1967, we know over 2500 pulsars today. Pulsars offer a broad range of studies: from the study of the properties of interstellar medium and of pulsar magnetospheres up to test of gravity in the strong-field regime and the characterisation of the cosmological Gravitation Waves background. This explains why we keep searching pulsars nowadays. After successful detections of new millisecond pulsars in Fermi Large Area Telescope unassociated sources at Nançay, a blind pulsar survey was initiated in 2012 by G. Desvignes. Conducted at 1.4 GHz with short sampling time and narrow frequency channels, the SPAN512 was designed to find fast and distant pulsars within the Galactic plane. We describe the methods to analyse data in order to find new pulsars, thanks to their spin stability or tto their single pulses. We will also describe the current status of the survey and the discoveries, more especially the pulsar discovered during this thesis, PSR J2055+3829, a 2.08 ms pulsar in a black widow system. It will be the opportunity to present the radio timing analysis of this pulsar and, in the same time, we will describe similar studies conducted on the pulsar J1618-3921, a pulsar in an eccentric orbit. Finally, we present some polarisation studies of pulsars in light of a new model, the Decentred Rotating Vector Model (DRVM). We will show that a highly decentred dipole may explain abrupt variations of polarisation profiles

Un pulsar est une étoile à neutrons en rotation rapide et dotée d'un fort champ magnétique qui peut se manifester en émettant sur tout le spectre électromagnétique. Dans cette thèse, je m'intéresse au rayonnement radio produit par l'étoile. Je commence ainsi par décrire l'instrumentation de dédispersion cohérente à base de GPUs installée au Radiotélescope de Nançay avec deux autres modes d'observation que j'ai développés : un mode pour la recherche de nouveaux pulsar et un mode spectromètre. Une autre partie de ce travail détaille le retraitement en cours du sondage Foster fait à la fin des années 90 à Nançay ainsi que de nouvelles observations ciblées, sur des candidats HESS notamment. Je présente ensuite les résultats obtenus sur les pulsars relativistes J0737-3039A et J1906+0746 avec respectivement des tests de la Relativité Générale et la mesure de la précession géodétique. Des données de polarimétrie ont ainsi permis de déterminer la géométrie du système de PSR J1906+0746. Enfin, je termine par l'analyse des temps d'arrivées de 20 pulsars millisecondes observés à Nançay dans le cadre de l'EPTA, une collaboration européenne pour un réseau de chronométrage pulsar avec pour objectif la détection d'un fond d'ondes gravitationnelles, possible d'ici 5 à 10 ans.

Le mini-radiotelescope pom 1 a permis d'etudier en ondes millimetriques divers objets celestes. Un secteur de la galaxie (p=38-67. 5**(o)) a ete cartographie dans la raie j=1-0 de **(13)co. **(12)co et **(13)co ont ete recherches dans les directions ou les spectres d'hydrogene atomique en absorption etaient disponibles. Ces memes molecules ont ete recherchees vers 30 etoiles oebe. Hcn a ete recherche dans la comete iras, et decouvert avec le telescope de 30 m de l'iram dans la comete de halley

Les pulsars sont des étoiles à neutrons qui tournent rapidement, émettent des ondes électromagnétiques et dont nous recevons des impulsions périodiques, agissant ainsi comme des phares cosmiques. L'extrême stabilité de ces signaux périodiques en font des outils inestimables, par exemple pour tester la théorie de la relativité générale ou détecter les ondes gravitationnelles basse fréquence. Cependant, leur observation en radio peut être rendue difficile à cause d'interférence radioélectrique (RFI) d'origine diverse. Ces interférences peuvent masquer les signaux des pulsars, ce qui complique significativement la détection et l'extraction précise de leur signature. Cette thèse vise à proposer des techniques d'apprentissage profond pour atténuer l'impact des RFI dans les observations de pulsars. En particulier, cette thèse illustre l'intérêt de ces méthodes dans le cas d'observations menées par NenuFAR, un précurseur pour le segment basse fréquence du futur Square Kilometre Array (SKA).La première partie de cette thèse commence par présenter le contexte astrophysique des pulsars, insistant sur leur importance et leur rôle dans l'astronomie contemporaine. Elle présente ensuite le radiotélescope NenuFAR, en détaillant ses spécifications techniques, ses capacités d'observation et ses avantages uniques dans les observations des pulsars à basse fréquence. Enfin, elle passe en revue et résume les méthodes d'atténuation des RFI en radioastronomie, en analysant les limitations des technologies existantes et en identifiant les principaux problèmes auxquels cette thèse vise à répondre. En particulier, les méthodes actuelles de traitement des RFI conduisent souvent à la suppression des données identifiées comme affectées par des RFI, ce qui entraîne inévitablement une perte d'informations précieuses.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous présentons d'abord un cadre de simulation conçu pour générer des données d'observation de pulsars corrompues par des RFI. L'objectif principal de ce cadre est de créer un ensemble de données qui permettant l'entraînement des modèles d'apprentissage profond, contournant alors le manque récurrent de données réelles correctement étiquetées.Après une revue approfondie de l'apprentissage profond et des réseaux de neurones convolutifs, nous soulignons les insuffisances des méthodes de traitement des RFI existantes, qui impliquent généralement l'identification et la suppression des données suspectées d'être perturbées par les RFI. Pour éviter cette perte d'information relever ce défi, nous proposons une nouvelle approche qui consiste à formuler le problème d'atténation des RFI comme une tâche de restauration d'image, visant à reconstruire les signaux altérés par les RFI. En capitalisant sur des avancées récentes en apprentissage profond, nous montrons que cette tâche peut être réalisée efficacement grâce à un réseau, baptisé RFI-DRUnet, dont l'architecture est inspirée d'un réseau débruiteur performant.Dans les chapitres suivants, nous illustrons l'applicabilité et l'efficacité de l'approche proposée sur des données d'observation de pulsars simulées et réelles, la comparant aux approches actuelles basées sur les réseaux neuronaux convolutifs profonds qui détectent les RFI. Les résultats montrent que la méthode proposée peut restaurer efficacement les signaux d'observation altérés par les RFI sous diverses conditions. En outre, nous discutons l'impact potentiel de cette méthode pour améliorer la chronométrie des pulsars
Pulsars are rapidly rotating neutron stars that emit electromagnetic radiation signals received as periodic pulses, thereby acting as cosmic lighthouses. The excellent stability of these periodic signals makes them invaluable tools for assessing the theory of general relativity and for detecting low frequency gravitational waves. However, their observation by radio telescopes can be made difficult by radio frequency interference (RFI) of various origins. These interferences can alter the pulsar signals, which may significantly complicate the detection and precise extraction of their signatures. This thesis aims to propose deep learning techniques to mitigate the impact of RFI in pulsar observations. In particular, this thesis illustrates the interest of these methods in the case of observations carried out by NenuFAR, a pathfinder for the low-frequency segment of the upcoming Square Kilometre Array (SKA).The first part of this thesis begins presenting the astrophysical background of pulsars, emphasizing their importance and role in contemporary astronomy. It then introduces the NenuFAR radio telescope, detailing its technical specifications, observational capabilities, and unique advantages in low-frequency pulsar observations. Lastly, it reviews and summarizes RFI mitigation methods in radio astronomy, analyzing the limitations of existing technologies and identifying the key issues this thesis aims to address. In particular, current RFI mitigation methods often lead to the deletion of data identified as affected by RFI, which inevitably results in a loss of valuable information.In the second part of this thesis, we first present a simulation framework designed to generate RFI-corrupted pulsar observation data. The main goal of this framework is to build a dataset that allows the training of deep learning models, thus circumventing the recurring lack of properly labeled real data.After a thorough review of deep learning and convolutional neural networks, we highlight the shortcomings of existing RFI processing methods, which typically involve identifying and removing data suspected of being corrupted by RFI. To avoid this information loss and address this challenge, we propose a novel approach that consists in formulating the RFI attenuation problem as an image restoration task, aiming at reconstructing RFI-altered signals. Capitalizing on recent advances in deep learning, we show that this task can be efficiently achieved using a network, named RFI-DRUnet, whose architecture is inspired by a high-performance denoising network.In the following chapters, we illustrate the applicability and effectiveness of the proposed approach on simulated and real pulsar observation data, comparing it to current approaches based on deep convolutional neural networks that detect RFI. The results show that the proposed method can effectively restore RFI-corrupted observational signals under various conditions. Furthermore, we discuss the potential impact of this method for improving pulsar chronometry

La première partie de ce travail concerne la recherche de nouvelles molécules interstellaires et circumstellaires. Après une description des divers hamiltoniens utilisés pour le calcul des fréquences des spectres moléculaires dans le domaine des ondes millimétriques,elle expose la recherche et la détection de nouvelles molécules, à l'aide d'observations réalisées avec le radiotélescope de 30m de l 'IRAM, ainsi que la couverture spectrale, effectuée à 2mm et 3mm, de l'émission de l'enveloppe circumstellaire IRC+ 10216. La deuxième partie de ce travail est consacrée à la détermination de rapports d'abondances isotopiques dans des enveloppes circumstellaires de Géantes Rouges, à partir d'observations millimétriques de raies moléculaires. Les rapports isotopiques du carbone, de l'azote, du soufre et du silicium sont mesurés dans l'enveloppe d'une étoile carbonée, IRC+10216; ceux du carbone, dans quatre enveloppes d'étoiles de type J (Y CVn, RY Dra, T Lyr, et WZ Cas); ceux de l'oxygène, dans deux étoiles carbonées (CIT6 et IRC+10216), deux pre-nébuleuses planétaires (CRL618 et CRL2688) et une nébuleuse planétaire (NGC7027). Les rapports isotopiques ainsi mesurés sont comparés aux valeurs déduites d'observations infrarouge, ainsi qu'aux prédictions des modèles théoriques des processus de nucléosynthèse et de mélange dans les étoiles de type Géantes Rouges.