Inversion de données pour l'imagerie astronomique

Depuis la fin des années soixante-dix, l'observation du ciel à grande longueur d'onde, en particulier dans l'infrarouge, a révolutionné pratiquement tous les domaines de l'astrophysique, depuis l'étude des objets du système solaire jusqu'à la cosmologie, en passant par le milieu interstellaire et les galaxies.

Le satellite européen ISO (Infrared Satellite Observatory) a été lancé en 1996 et une première chaîne complète de traitement des données de la caméra infrarouge ISOCAM est opérationnelle à l'Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS) d'Orsay. Les images reconstruites restent cependant entâchées de plusieurs effets de trainées dus aux étoiles brillantes présentes dans les régions observées. L'amélioration de la qualité de ces images présente des difficultés liées au détecteur utilisé : son comportement est fortement non-linéaire et dépend de la structure spatiale et de l'intensité des sources observées, contrairement par exemple aux caméras CCD utilisées en imagerie visible.

Seule la physique de l'état solide permet d'expliquer théoriquement ces dégradations. Pour la première fois, un modéle physique qui prend en compte les effets tri-dimensionnels dans le détecteur vient d'être mis au point à l'IAS. Ce modèle direct reproduit très précisément les comportements observés. L'objectif du stage est de proposer une méthode d'inversion de ce modèle utilisable pour analyser les données et produire des cartes sans défaut.

Il s'agira pratiquemment :

1. de se familiariser avec le modéle existant, en comparant les données qu'il simule et les données réelles,
2. de concevoir une méthode d'inversion adaptée et de la tester sur des données simulées et réelles pour produire des images corrigées.

Ce travail s'intègre dans une collaboration entre l'IAS et le Groupe Problèmes Inverses (GPI) du LSS. Le stagiaire trouvera les compétences concernent les aspects astronomie et détecteurs auprès de l'IAS. En revanche la partie inversion nécessite des compétences en traitement des données que le candidat aura acquises au cours de sa formation ou qu'il trouvera au sein du GPI. Évidemment les deux aspects du travail proposé seront développés en étroite collaboration entre les deux laboratoires.

Ce travail ouvre des perspectives importantes concernant l'application de méthodes d'inversion pour le traitement de données astronomiques. En effet, de nombreux satellites d'observation à grande longueur seront lancés dans les prochaines années (USA : SIRTF fin 2002, Japon : ASTRO-F en 2004, Europe : Planck et Herschel en 2007). Dans ce contexte, le développement de méthodes d'inversion adaptées aux instruments et aux modes d'observations utilisés devient indispensable et le stage proposé devrait déboucher sur un sujet de thèse.