Multi-wavelength follow-up of ANTARES neutrino alerts
Suivi multi-longueurs d'onde d'alertes neutrino ANTARES
Résumé
Transient sources are often associated with the most violent phenomena in the
Universe, where the acceleration of hadrons may occur. Such sources include
gamma-ray bursts (GRBs), active galactic nuclei (AGN) or core-collapse supernovae
(CCSNe), and are promising candidates for the production of high energy
cosmic rays and neutrinos. The ANTARES telescope, located in the Mediterranean
sea, aims at detecting these high energy neutrinos, which could reveal the
presence of a cosmic ray accelerator. However, to enhance the sensitivity to transient
sources, a method based on multi-wavelength follow-up of neutrino alerts
has been developed within the ANTARES collaboration. This program, denoted
as TAToO, triggers a network of robotic optical telescopes and the Swift-XRT
with a delay of only a few seconds after a neutrino detection. The telescopes
start an observation program of the corresponding region of the sky in order to
detect a possible electromagnetic counterpart to the neutrino event. The work
presented in this thesis covers the development and implementation of an optical
image analysis pipeline, as well as the analysis of optical and X-ray data to search
for fast transient sources, such as GRB afterglows, and slowly varying transient
sources, such as CCSNe.
Les sources transitoires sont souvent associées aux phénomènes les plus violents
de l’Univers, où l’accélération de hadrons peut avoir lieu. Parmi ces sources, les
sursauts gamma, les noyaux actifs de galaxie ou encore les supernovae à effondrement
de coeur sont des candidats prometteurs pour la production de rayons
cosmiques et de neutrinos de haute énergie. Le télescope ANTARES, situé au fond
de la Méditerranée, a pour but de détecter ces neutrinos, qui pourraient révéler la
présence d’une source de rayons cosmiques. Cependant, pour augmenter sa sensibilité
aux sources transitoires, une méthode basée sur le suivi multi-longueur
d’onde d’alertes neutrino a été développée au sein de la collaboration ANTARES.
Ce programme, TAToO, permet de déclencher un réseau de télescopes optiques
et l’instrument XRT du satellite Swift seulement quelques secondes après la détection
d’un neutrino par ANTARES. Les télescopes commencent un programme
d’observation de la région du ciel correspondante pour tenter de détecter une contrepartie
optique ou X à l’événement neutrino. Les travaux présentés dans cette
thèse portent sur le développement et la mise en place d’un programme d’analyse
d’images optiques, ainsi que sur l’analyse de données optiques et X obtenues lors
des observations par les différents télescopes, pour identifier des sources transitoires
rapides, telles que les émissions rémanentes de sursauts gamma, ou lentes,
telles que les supernovae à effondrement de coeur.
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