Thèse Caractérisation de l'Environnement des Céphéides par Haute Résolution Angulaire. Etalonnage des Échelles de Distances dans l'Univers. H/F

Doctorat.Gouv.Fr

- Maitrise de python
- Bon niveau en Anglais parlé/écrit.
- Maitrise des outils statistiques
- physique stellaire

Établissement : Université Côte d'Azur École doctorale : SFA - Sciences Fondamentales et Appliquées Laboratoire de recherche : Laboratoire J.L. LAGRANGE Direction de la thèse : Nicolas NARDETTO ORCID 0000000273990231 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-04-24T23:59:59 Caractérisation de l'environnement des Céphéides par haute résolution angulaire. Etalonnage des échelles de distances dans l'univers. Les Céphéides, grâce à leur relation période-luminosité (PL, Leavitt & Pickering 1912), sont actuellement utilisées pour étalonner l'échafaudage des échelles de distances dans l'univers et pour contraindre la constante de Hubble (Riess et al. 1998; 2011 Nobel prize). Une première façon d'étalonner la relation PL est d'utiliser les parallaxes trigonométriques des Céphéides Galactiques (HST, Gaia). Une deuxième approche consiste à appliquer la méthode de Baade-Wesselink (BW) de détermination de distance des Céphéides. Le principe de la méthode est simple : il s'agit de comparer les dimensions linéaire et angulaire de la Céphéide afin de déterminer sa distance au moyen d'une simple division. Les mesures photométriques (associées à une relation brillance de surface - couleur) et/ou interférométriques fournissent la variation du diamètre angulaire photosphérique de l'étoile sur tout le cycle de pulsation, tandis que la variation du diamètre linéaire est déterminée par une intégration temporelle de la vitesse pulsante (Vpuls) de l'étoile. La détermination de cette dernière, à partir du décalage Doppler de la raie spectrale (Vrad) est extrêmement délicate et fait intervenir ce que l'on appelle le facteur de projection, p, défini par Vpuls=p . Vrad. Ce nombre résume à lui seul toute la physique de l'atmosphère de la Céphéide (assombrissement centre-bord, gradient de vitesse et dynamique atmosphérique, et possiblement l'environnement de l'étoile). Le facteur de projection a été étudié sous différents angles à l'aide de modèles hydrodynamiques ou via la haute résolution spectrale (Nardetto et al. 2004, 2006, 2009, 2017).
Dans ce contexte, Hocdé et al. 2020 ont montré pour la première fois que l'excès infrarouge des céphéides peut s'expliquer par une coquille compacte de gaz ionisé. Ces résultats ont été confirmés par ALMA (Hocdé et al. 2025). Il n'est pas non plus exclu qu'il existe un environnement de poussière autour des Céphéides à une dizaine de rayon stellaire. Ce travail amène à un résultat astrophysique fondamental et ouvre une voie de recherche absolument inexplorée jusqu'à présent dans le domaine des céphéides et des distances. Il faut également préciser que si les enveloppes s'avèrent avoir des propriétés non universelles (ce qui reste à être démontré), alors un biais de 0.15 magnitude sur la période-luminosité dû à l'enveloppe des Céphéides pourrait potentiellement résoudre la tension de Hubble.
L'objet du stage est de continuer dans cette lignée et de préparer les observations des instruments à Haute Résolution Angulaire (HRA) à venir en tirant bénéfice de la résolution spectrale (R=14000 sur CHARA/SPICA, R=25000 sur BIFROST-ASGARD/VLTI) ou de la technique appelé interférométrie annulante (NOOT-ASGARD/VLTI) qui permet de combiner interférométrie et coronographie. L'objectif est de mieux caractériser l'environnement des Céphéides (taille, contribution en flux, cinématique) en fonction de la phase de pulsation de l'étoile mais aussi sa température et/ou sa masse.
Cette analyse qui reposera sur des simulations numériques (dont une première version existe) permettra de préparer au mieux les observations à venir (choix des instruments, choix des étoiles, des raies spectrales pour ce qui concerne la résolution spectrale, ...) et pourra s'ouvrir sur une thèse. Ces travaux s'insèrent dans le projet ANR Unlockpfactor ( https://lagrange.oca.eu/fr/unlockpfactor) ainsi que dans le projet Araucaria de détermination de distances dans le groupe local (https://araucaria.camk.edu.pl/). Le stage s'effectuera à l'Observatoire de la Côte d'Azur sur le site du Mont Gros. Il est à noter que des observations sur l'instrument CHARA/SPICA en mode « remote » pourront également être envisagées depuis le plateau de Calern. Il s'agit d'exploiter au mieux l'arrivée de nouveaux instruments interférométriques sur CHARA et le VLTI avec l'objectif de caractériser l'environnement des Céphéides. Nous pouvons lister 3 objectifs; chacun amènera à une publication:

1/ exploiter des données existantes obtenues par notre groupe ANR avec l'instrument Gravity sur le VLTI. Pour la première fois, un signal interférométrique est observé dans la raie de CO, un élément chimique présent dans l'environnement de la Céphéide l Car. Il s'agira de comprendre la physique associée à cette détection.