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Accueil > Thèses, Stages, Formation et Enseignement > Propositions de thèses 2025 > Instrumentation pour la deuxième phase du spectrographe multi-objet DESI
Instrumentation pour la deuxième phase du spectrographe multi-objet DESI
par Tristan Beau - 8 janvier
Titre : Instrumentation pour la deuxième phase du spectrographe multi-objet DESI
Directrice/directeur de thèse : Claire Juramy
Groupe d’accueil :Cosmologie, service électronique et instrumentation
Collaboration : DESI
Description :
Contexte :
Le groupe de cosmologie du LPNHE est impliqué dans plusieurs grands projets internationaux, notamment dans le Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) qui utilise le télescope Mayall de 4m à Kitt Peak, en Arizona, associé à un plan focal contenant 5000 fibres optiques robotisées reliées à des spectrographes. DESI est le premier relevé de quatrième génération à prendre des données depuis mai 2021 et obtiendra plus de 40 millions de spectres de galaxies d’ici mi-2026.
L’objectif scientifique de DESI est de comprendre le mécanisme à l’origine de l’accélération tardive de l’expansion de l’Univers, en cartographiant en 3D la distribution des galaxies dans le ciel. Dans le modèle actuel de la cosmologie, nous expliquons cette accélération par la présence d’une nouvelle composante inconnue dans l’Univers : l’énergie noire, dont on suppose que les propriétés sont constantes dans le temps. Une autre approche pour expliquer l’expansion accélérée de l’Univers est de modifier la théorie de la gravité basée sur la relativité générale d’Einstein aux échelles de distance entre les galaxies. Grâce à la cartographie tridimensionelle des galaxies de DESI, on peut tester la validité de la théorie de la gravité en mesurant au cours du temps la vitesse à laquelle la matière s’agglomère pour former des structures.
DESI est dans sa première phase d’observation et sera prolongé jusqu’à fin 2028. Une deuxième phase du relevé est en cours de préparation et nécessite de nouveaux développements instrumentaux. Dans ce contexte, l’équipe du LPNHE a été sollicitée pour améliorer les dispositifs de calibration qu’elle avait fournis pour DESI, et propose de s’investir de manière plus approfondie dans les développements de nouveaux détecteurs pour les spectrographes.
Travail proposé :
Le travail de thèse sera tout d’abord centré sur le dispositif de calibration du spectrographe. Ce dispositif est une combinaison contrôlable de lampes à arc et de LEDs, dont la lumière est projetée sur un écran réfléchissant dans le dôme du télescope, afin d’illuminer les entrées des fibres situées dans le plan focal. Le signal de calibration suit ainsi le même chemin que la lumière des objets astrophysiques, et parvient aux 10 spectrographes multi-voies de DESI. L’équipe du LPNHE possède déjà une forte expertise dans ce domaine, et a fourni la version précédente du système de calibration. Le nouveau dispositif devra être conçu pour répondre aux besoins d’amélioration exprimés par la collaboration. Il devra être assemblé et qualifié en flux et en longueur d’onde sur le banc de test du LPNHE dédié à la calibration photométrique à haute précision. Il sera ensuite installé sur le télescope, où il faudra valider sa capacité à mesurer la transmission de l’ensemble de l’instrument.
Le travail de thèse pourra être étendu aux tests sur les nouveaux détecteurs CCD multi-amplificateurs (CCD MAS), qui seront incorporés ultérieurement aux spectrographes au cours de la deuxième phase de DESI. Le LPNHE est doté d’un banc de qualification des détecteurs CCD et l’équipe possède aussi une expertise reconnue dans ce domaine. Les détecteurs CCD MAS sont conçus pour répondre de manière originale à la problématique de l’arbitrage entre le bruit et la vitesse de lecture, mais leur mise en œuvre requiert des stratégies innovantes de traitement du signal.
Compétences attendues :
Le/la candidat(e) doit avoir une solide formation orientée vers l’expérimentation, avec un diplôme d’ingénieur ou un M2 (ou équivalent). Des connaissances en électronique, en optique et en programmation seront particulièrement utiles.
Lieu(x) de travail : LPNHE
Déplacements éventuels : Déplacements ponctuels pour réunions à Berkeley (Californie) et installation à Kitt Peak (Arizona)
Stage proposé avant la thèse : Oui
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