Description

MAD-SF fournira le premier cadre multi-messager dans le domaine temporel pour rechercher les émissions de rayons gamma à très haute énergie (VHE, E > 50 GeV) provenant des galaxies de Seyfert. Le projet associera la sensibilité sans précédent du Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) à la capacité d'alerte en temps réel du broker FINK, qui distribue des déclencheurs optiques, en rayons X et en neutrinos, afin d'observer les Seyfert dans leurs états les plus actifs. Le projet soutiendra un doctorat de 36 mois consacré au développement de ce système de bout en bout et à la fourniture des premières contraintes sur la variabilité à VHE des Seyfert.

L'objectif scientifique de ce projet est d'étudier la variabilité temporelle des galaxies de Seyfert en combinant des observations optiques et gamma. Bien que la variabilité gamma des galaxies de Seyfert n'ait jamais été détectée, le broker FINK – un système d'alerte en temps réel développé à l'IJCLab pour traiter et distribuer les événements transitoires provenant de grands relevés optiques (LSST, ZTF) – a déjà collecté plus de 160 000 alertes optiques du ZTF associées aux galaxies de Seyfert depuis 2020, soulignant leur fort potentiel en tant que sources variables. Le projet développera un système qui exploite la variabilité optique pour déclencher des observations CTAO dans le domaine gamma, dans le but de révéler les faibles émissions gamma des galaxies de Seyfert qui, autrement, resteraient difficiles à détecter. De plus, en tirant parti des capacités de FINK, le projet étendra ces déclencheurs au-delà des données optiques, en intégrant la variabilité en rayons X et les alertes neutrinos afin de permettre un suivi véritablement multi-messagers des galaxies de Seyfert.

Deux stratégies de déclenchement complémentaires seront suivies. Pour les galaxies Seyfert 1, la vue dégagée du disque et de la couronne rend leur forte variabilité optique et en rayons X idéale pour déclencher rapidement le suivi par CTAO. Pour les Seyfert 2, où le continuum optique est caché, la variabilité des rayons X et les alertes de neutrinos guideront la stratégie de déclenchement, tandis que les alertes optiques de FINK ne seront utilisées que pour identifier des cas exceptionnels tels que les transitions de changement d'apparence. Cette approche est particulièrement pertinente pour établir les galaxies de Seyfert comme sources multi-messagers, comme le souligne la détection de neutrinos provenant de NGC 1068. Les résultats permettront de clarifier comment les processus d'accrétion conduisent à l'accélération de particules à haute énergie et le rôle des Seyfert dans le ciel multi-messagers.

Le projet s'appuie sur trois piliers de données : (i) les observations du CTAO (et des observatoires pré-CTAO, c'est-à-dire HESS et LST-1) ; (ii) les alertes optiques, en rayons X et en neutrinos en temps réel distribuées par FINK pour identifier la variabilité optique et l'émission de neutrinos, et mettre en œuvre des filtres de déclenchement ; (iii) les ensembles de données optiques/rayons X/radio d'archive et de suivi pour valider la caractérisation des sources. Des outils statistiques dans le domaine temporel (corrélations croisées, spectres de variabilité, régression par des processus stochastiques) seront combinés à des méthodes d'apprentissage automatique pour la classification de la variabilité et la détection des anomalies (par exemple, états d'éruption, changement d'aspect). L'approche complète sera d'abord validée sur les données H.E.S.S. et LST-1, accessibles via l'équipe, avant d'être appliquée aux observations CTAO. Le recoupement des flux de rayons gamma, optiques et X sera effectué sur plusieurs échelles de temps (de quelques minutes à plusieurs mois), et des analyses de coïncidence et d'empilement seront réalisées avec les alertes IceCube et KM3NeT afin de maximiser la sensibilité aux signaux multi-messagers faibles.

Compétences requises

Connaissances en astronomie et physique des astroparticules Intérêt pour les outils statistiques dans le domaine temporel Compétences en développement de code (python) Autonomie et rigueur scientifique Bonne maîtrise de l'anglais oral et écrit Aptitude à travailler dans de grandes collaborations internationales

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Mots clés

Astronomie gamma, Astronomie en domaine temporel, Alertes multi-longueurs d'ondes, Suivi multi-messagers