Doctorant / Doctorante (H/F) - Décalages temporels en astrophysique avec les AGN : compétition entre ef

Sujet de thèse :
Contexte

Environ 10% des galaxies abritent un noyau actif de galaxie (AGN), alimenté par l’accrétion sur un trou noir supermassif, et dans environ 10% de ces systèmes des jets relativistes sont produits. Cette fraction peut atteindre jusqu’à 50% pour les AGN les plus puissants. Lorsque les jets sont alignés avec la ligne de visée, ces objets sont appelés blazars et comptent parmi les sources extragalactiques les plus lumineuses, à large bande et fortement variables. Leurs états de flux élevé, d’une durée de la minute à l’heure, appelés « flares », constituent un laboratoire unique pour sonder la physique des jets relativistes et mesurer des délais spectraux — des différences de temps entre photons d’énergies différentes. Ces délais peuvent provenir soit d’effets intrinsèques à la source (SIE), liés aux processus d’émission et d’accélération des particules, soit d’effets de propagation accumulés au cours du trajet cosmologique des photons. Un exemple de ces derniers apparaît dans plusieurs cadres de gravité quantique (QG) prédisant des relations de dispersion modifiées pour les photons à très haute énergie (voir [1] pour une revue), conduisant à une vitesse de la lumière dépendante de l’énergie dans le vide et donc à une violation de l’invariance de Lorentz (LIV). Ces effets devraient croître avec la distance dans les scénarios de LIV les plus étudiés. Distinguer les délais intrinsèques de ceux induits par la propagation constitue un défi central pour les recherches de LIV. Y répondre nécessite des études de population de multiples sources à différentes distances ainsi qu’un effort coordonné combinant modélisation des sources centrée sur les SIE et analyse de données. Ce projet s’inscrit dans un contexte européen fort, notamment l’Action COST BridgeQG, un réseau fédérant théoriciens de la QG, phénoménologues et observateurs.

État de l’art

Des délais intrinsèques ont été observés dans les GRB longs (voir par exemple [2] pour l’une des premières références sur le sujet) et sont attendus dans d’autres types de sources. Pour les AGN en phase de flare, aucun délai significatif n’a encore été détecté aux très hautes énergies, probablement en raison de la sensibilité limitée des instruments actuels. Cependant, négliger les SIE peut biaiser les recherches de LIV ou masquer des effets réels. Pour traiter cette question, les porteurs du projet ont initié la première étude dédiée des SIE dans les blazars en utilisant un modèle simple leptonic à une zone de flare [3, 4], établissant une forte collaboration entre le LPNHE et le LUX. Ces études ont montré que des retards spectraux intrinsèques peuvent apparaître naturellement et dépendent fortement des paramètres du modèle, ouvrant de nouvelles sondes observationnelles de l’accélération des particules au-delà des seules distributions spectrales d’énergie. À ce jour, aucun signal de LIV n’a été identifié et des limites ont été posées sur l’éc
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