Littérature scientifique sur le sujet « Astronomie sphérique »

Suscités par la reprise massive de la recherche en astronomie au IXe siècle dans le monde islamique et essentiellement à Bagdad, laquelle nécessite des outils mathématiques nouveaux, une floraison de traités, tant astronomiques que mathématiques, voit le jour à cette époque. D'entre les traités mathématiques, un certain nombre est consacré à la ‘‘figure secteur” (al-shakl al-qattā‘), c’est-à-dire au théorème dit ‘‘de Ménélaüs” sur la sphère, lequel généralise le théorème dit ‘‘de Ménélaüs” dans le plan. Ce théorème de Ménélaüs sur la sphère, ou règle des six quantités, est, en l’absence du théorème des sinus sur la sphère, lequel ne date que de la deuxième moitié du Xe siècle, le principal outil de l'astronomie sphérique. Le traité de Thābit ibn Qurra (mort en 901) sur La figure secteur est le premier de ces traités consacrés au théorème de Ménélaüs, tant dans le plan que sur la sphère, à nous être parvenu; point de départ de tout un courant, il influencera profondément le développement ultérieur de la géométrie sphérique. Ce traité, qui est en fait une épître adressée à un correspondant malheureusement anonyme, présente en outre l'intérêt de montrer que, dans le milieu scientifique de cette époque à Bagdad, beaucoup s'intéressaient à ce théorème, essayaient d'en énoncer d'autres cas de figure et de compléter la démonstration qu'en donne Ptolémée dans l'Almageste.

We investigate the point diffraction image arising from an objective lens in the vicinity of its paraxial focus, under the combined influence of spherical aberration, defocusing, and an amplitude filtering of modal TEM00 law. The previous literature pertaining to our subject is first reviewed thoroughly and then we outline a new hybrid formalism that permits an easy computation of the total diffraction image everywhere in the focal region. In this formalism the complex pupil amplitude is developed into a series of Zernike polynomials, the coefficients of which are obtained through the Gauss–Chebyshev method of numerical quadrature. A considerable amount of numerical information has thus been obtained, which will be presented here in graphical form and discussed. Notably we show that our modal filter, combined with an appropriate amount of defocusing, does compensate the existing spherical aberration beyond the supposedly ideal situation represented by the Airy pattern.

Edition, traduction et commentaire d'une oeuvre d'astronomie arabe composée à Bagdad au dixième siècle de notre ère. Ce texte est important, il est purement théorique, et l'auteur, Abû Al-Wafâ', a de très longs développements en trigonométrie sphérique où il est manifeste qu'il a découvert la loi des sinus. Sa théorie du mouvement des planètes montre qu'il suit les raisonnements de Ptolémée, mais en les affinant du point de vue mathématique
We find here the edition, the translation and the historical-mathematical commentaries of one of the astronomical traetises of the tenth century in Baghdad. His author, Abû Al-Wafâ', has discovered the law of sines in spherical trigonometry, and this discovery is very important historically. The theory of the planets is directly dependant of the theory of Ptolemy, but with a better mathematical accuracy

Le détecteur proportionnel sphérique gazeux, SPC (Spherical Proportional Counter), est un nouveau concept de détecteur de particules. Ses principales caractéristiques sont : un seuil très bas en énergie indépendant du volume (faible capacité électronique), une bonne résolution en énergie, une grande robustesse et une seule voie de lecture. SEDINE, un détecteur bas bruit de fond, destiné à la recherche de matière noire légère, a été fabriqué et installé au Laboratoire Souterrain de Modane. Il est actuellement opérationnel et vise à mesurer les évènements rares à bas seuil en énergie. La sensibilité dans la détection d’événements rares étant à basse énergie directement corrélée au niveau du bruit de fond du détecteur, la diminution du seuil en énergie ainsi que celle du bruit de fond ont été la problématique principale de cette thèse. Un effort important a été consacré à la mise en opération du dispositif expérimental. Plusieurs paramètres de détection ont été optimisés : homogénéité du champ électrique dans le volume de l’enceinte, tenue aux étincelles, niveau du bruit de fond électronique et l’étanchéité du détecteur. Le détecteur a été optimisé pour assurer un fonctionnement avec un gain stable à haute pression. La modification du blindage, les nettoyages de l’enceinte du détecteur et l’ajout d’une tente anti-Radon ont permis de réduire significativement le bruit de fond de SEDINE. Les progrès accomplis ont permis d’augmenter la sensibilité du détecteur à basse énergie à une valeur comparable, pour des WIMPs à basse masse, aux autres expériences de recherche souterraines. Nous présentons donc des résultats avec un bruit de fond mesuré, dans la région du keV, qui nous permet de donner une figure d’exclusion compétitive pour la production de la matière noire légère
The Spherical gaseous detector (or Spherical Proportional Counter, SPC) is a novel type of a particle detector, with a broad range of applications. Its main features in- clude a very low energy threshold which is independent of the volume (due to its very low capacitance), a good energy resolution, robustness and a single detection readout channel. SEDINE, a low background detector installed at the underground site of Laboratoire Souterrain de Modane is currently being operated and aims at measuring events at a very low energy threshold, around 40 eV. The sensitivity for the rare events detection at low energy is correlated to the detector background and to the decreasing the level of energy threshold, which was the main point of this thesis. A major effort has been devoted to the operating of the experimental detector. Several detection parameters were optimized: the electric field homogeneity in the sphere, keeping clear of sparks, the electronic noise level and the leak rate of the detector. The detector is optimized for operation with a high pressure stable gain. The modification of the shield, cleanings of the detector and the addition of an anti-Radon tent have significantly reduced the background of SEDINE. Progress has increased the sensitivity of the detector at low energy up to a value comparable to the results other underground research experiences for the low mass WIMPs. We will present the results with a measured background in the region of keV, which has allowed us to show a competitive figure of exclusion for the production of light dark matter

Six manuscrits grecs ont été retenus pour l'établissement du texte du texte des sphériques de Théodose : les vat. Gr. 191, 202, 203, par. Gr. 2390, 2448 mais en premier lieu le vat. Gr. 204, dont la prééminence pour les traités de la petite astronomie est confirmée par des leçons où il conserve seul le texte à l'origine de celui des autres manuscrits. Quinze autres manuscrits ont été collationnés, le plus souvent partiellement ; cinq d'entre eux sont les témoins d'une recension systématique du texte, qui a été à l'origine de l’Edition princeps des sphériques. La version de Gérard de Cremone, traduite de l'arabe, a également été utilisée : elle s'avère souvent retravaillée, mais peut aussi préserver un état primitif, comme le montre une convergence avec des citations des Pappus. Le traité a été soumis à des processus répétés d'interpolation, que l'on a essayé de repérer. L'histoire du texte imprime, et les manuscrits récents, montrent que l'amplification n'a jamais cessé : les éditeurs successifs des sphériques ont apporté des notes personnelles qui viennent s'ajouter aux amplifications antérieures. Les témoins antiques révèlent parfois un état du texte différent de celui des manuscrits. L'examen d'une rupture dans la séquence déductive du traité permet de reconstituer les innovations de son auteur. Afin d'inclure une proposition sur les ascensions droites, il a bouleversé la structure d'un ouvrage plus ancien, dont l'existence a depuis longtemps été postulée ; ce faisant, il a rendu inaccessible la démonstration de sa proposition sur les différentes inclinaisons de l'écliptique.

Les compteurs proportionnels sphériques sont utilisés pour la recherche de matière noire par la collaboration NEWS-G depuis 2013 avec le détecteur SEDINE installé au Laboratoire Souterrain de Modane. Ce premier détecteur a permis d'établir une nouvelle limite de la section efficace d'interaction WIMP-nucléon pour des WIMPs de masse inférieur à 0.6 GeV/c². Depuis, la collaboration travail à la mise au point d'un nouveau détecteur. Cette thèse se concentre sur deux aspects améliorés pour le second détecteur. L'étude du bruit de fond observé par SEDINE a permis de conclure que celui-ci est dominé par le présence de la chaine de désintégration du Pb²¹⁰ sur les surfaces et dans le matériaux composant le détecteur et son blindage. Ceci a permis de sélectionner des matériaux et des procédés de fabrication permettant de réduire le bruit de fond du prochain détecteur. Le second développement concerne l'anode du détecteur. Placée au centre de la sphère, l'anode assure la formation du signal. Les derniers développements montrent la capacité de ce composant à assurer la détection d'électrons uniques en étant stable et avec une bonne résolution
The spherical proportional counters have been used by the NEWS-G collaboration since 2013 for dark matter search with the SEDINE detector installed at the Laboratoire Souterrain de Modane. This first detector allowed for establishing a new limit on the WIMP-nucleon cross section for WIMPs of mass less than 0.6 GeV/c². Since then, the collaboration has been working on the development of a new detector. This thesis focuses on two improved aspects of the second detector. The study of the background observed by SEDINE led to the conclusion that it is dominated by the presence of Pb²¹⁰ decay chain on the surfaces and in the materials making up the detector and its shielding. This allowed for the selection of materials and manufacturing methods to reduce the background noise of the next detector. The second development concerns the detector anode. Placed in the center of the sphere, the anode ensures the formation of the signal. The latest developments show the ability of this component to ensure the detection of single electrons while being stable and with good resolution. This study made it possible to develop a new generation of detector which will be installed at SNOLAB in 2020

Cette thèse de cosmologie est consacrée à l'étude de l'empreinte de l'énergie noire sur la formation des structures de l'Univers. Je défini et introduit les régions cosmiques compensées comme l'environnement à grande échelle autour des extrema locaux dans le champ de densité. Dans le cas d'un minimum central, cette région peut être identifiée aux vides cosmiques usuels. A l'aide de simulations numériques, je montre que ces régions présentent des propriétés de formes particulières et qu'elles dépendent de la cosmologie. Je montre que la forme moyenne de ces profils de densité ainsi que leur propriétés statistiques peuvent être calculée analytiquement dans l'Univers primordial. En utilisant une dynamique appropriée, je montre qu'il est possible de suivre précisément l'évolution non linéaire de ces structures. Il devient alors possible de reconstruire les profils de matières observés aujourd'hui à partir les profils théoriques primordiaux évolués selon une dynamique appropriée. J’exhibe une propriété fondamentale de ces régions qui maintient constant une taille particulière, le rayon de compensation. Autour de ce point, l'évolution non linéaire du champ de matière peut être suivie analytiquement. En étudiant l'effondrement gravitationnel dans des théories étendues de gravité, je montre qu'il est possible de contraindre efficacement la nature de la gravité et de la cosmologie à partir de l'étude de certaines propriétés spécifiques à ces régions. Ce travail permet à la fois de donner une origine aux profils de matière sur les très grandes échelles cosmiques mais aussi de définir de nouvelles sondes cosmologiques pour tester la nature de notre Univers
This thesis is devoted to the study of the imprints of dark energy on the formation of the large scale structures in the Universe. I define the spherically compensated cosmic regions as the large-scale environment around local extrema in the density field. For central minimum, this region can be identified with standard cosmic voids. Using numerical simulations, I show that these regions, once properly identified, can be used efficiently to distinguish competitive cosmological models. I show that the average shape of these density profiles and their statistical properties can be analytically computed in the primordial Universe. Using an appropriate dynamical formalism, I show that it is possible to follow the nonlinear evolution of these structures until today. This allows to reconstruct the shape of such large scale regions from first principles. I exhibit a fundamental property of these regions which maintains constant a particular size : the compensation radius. Around this radius, the nonlinear evolution of the matter field can be analytically derived. By studying the gravitational collapse in gravity models beyond General Relativity, I show that it is possible to constrain efficiently both cosmology and the nature of gravity. Beside giving a physically motivated model for both shape and statistical properties of such large scale matter profile, this work also define new cosmological probes that could be used to test the nature of our Universe

L'analyse des propriétés statistiques de la distribution de la matière dans le cosmos (Grandes Structures, LSS or Large Scale Structure) est l'une des principales sondes cosmologiques qui permettent l'étude du modèle standard cosmologique, en particulier les paramètres caractérisant la matière noire et l'énergie noire. Les Oscillations Acoustiques Baryoniques (BAO's) sont l'une des mesures qui peuvent être extraites de l'étude de la distribution de matière à grande échelle (LSS).L'observation de la distribution cosmique de la matière à partir de l'émission à 21 cm de l'hydrogène atomique neutre (HI) est une nouvelle méthode, complémentaire des relevés optiques pour cartographier la distribution de la matière dans le cosmos. La méthode de cartographie d'intensité (Intensity Mapping) a été proposée depuis moins d'une dizaine d'années comme une méthode efficace pour cartographier en trois dimensions l'émission radio à 21 cm. Elle n'implique en particulier pas la détection des objets individuels (galaxies), et peut donc être effectué avec des instruments plus modestes en taille que ceux comme SKA ou FAST qui sont conçus pour détecter les galaxies à 21 cm à des distances cosmologiques. Des interféromètres radio utilisant un ensemble de réflecteurs cylindriques ou paraboliques fixes, observant le ciel en mode transit sont adaptés à la cartographie d'intensité. Le mode d'observation spécifique de ce type de radio télescope en cartographie d'intensité est étudié dans le cadre de ce travail de thèse. On montre en particulier qu'une méthode spécifique de reconstruction des cartes du ciel à partir des visibilités peut être appliquée aux observations de ces interféromètres fonctionnant en mode transit. Cette méthode correspond à la décomposition en modes m des harmoniques sphériques et est très performante pour la reconstruction de grandes zones du ciel observées en mode transit. Un code de reconstruction fondé sur ce principe a été développé, ainsi que différents critères de comparaison des performances instrumentales, comme le lobe d'antenne synthétisé, le spectre de bruit sur les cartes reconstruites et la réponse globale de l'instrument dans le plan (l,m) des harmoniques sphériques. La méthode a été appliquée à différentes configurations des interféromètres composés de réflecteurs paraboliques ou cylindriques dans le cadre des projets PAON-4 et Tianlai. Outre l'optimisation des configurations des interféromètres Tianlai et PAON-4, le travail présenté inclut une première application de la méthode aux données PAON-4
The analysis of the statistical properties of the distribution of matter in the cosmos (LSS or Large Scale Structure) is one of the main cosmological probes that allow the study of the cosmological standard model, in particular the parameters characterizing dark matter and dark energy. Baryonic Acoustic Oscillations (BAO's) are one of the measurements that can be extracted from the study of matter distribution in large-scale structure (LSS).The observation of the cosmic distribution of the matter from neutral atomic hydrogen (HI) 21 cm emission is a new method, complementary to the optical observation to map the distribution of matter in the cosmos. In the last decade, the Intensity Mapping method has been proposed as an effective method for mapping the 21cm radio emission in three dimensions. In particular, it does not require the detection of individual objects (galaxies), and can therefore be performed with instruments smaller in size than those such as SKA or FAST, which are designed to detect 21 cm galaxies at cosmological distances. A radio interferometer using a set of fixed cylindrical or parabolic reflectors observing the sky in transit mode are suitable instruments for intensity mapping surveys. The specific observational mode from this type of radio telescope by intensity mapping is studied in the context of this thesis. We show in particular that a specific sky maps reconstruction method from the visibilities can be applied to the observations of these interferometers operating in transit mode. This method corresponds to the m-modes decomposition of the spherical harmonics and is very efficient for the reconstruction of large sky areas observed in transit mode. A reconstruction code based on this principle has been developed, as well as different criteria for the comparison of instrumental performances, such as the synthesized antenna lobe, the noise spectrum of the reconstructed maps and the overall instrument response in the spherical harmonics (l,m) plane. The method has then been applied to different configurations of interferometers composed of parabolic or cylindrical reflectors in the PAON-4 and Tianlai projects. In addition to optimizing the Tianlai and PAON-4 interferometer configurations, the work presented here includes a first application of the method to the PAON-4 data