Cette formation de master 2 a pour but premier de former les futurs doctorants, et à terme les futurs chercheurs ou enseignants-chercheurs, en Astronomie et Astrophysique pour les laboratoires de recherche publique, français ou étrangers, ou les grands organismes de recherche européens. Composée de deux parcours-types "Astrophysique" et "Dynamique des systèmes gravitationnels (DSG)", notre formation propose aux étudiants une préparation à la recherche dans le domaine pluridisciplinaire de l'Astronomie, de l'Astrophysique et de toutes ses méthodes d'observation, de mesure, de simulation et de modélisation. Proposée dans le cadre d'une fédération par les Universités Paris Diderot, Paris-Sud et Pierre et Marie Curie, l'Observatoire de Paris et les Ecoles Normales Supérieures de Cachan et Paris, notre formation est la seule intégralement consacrée au domaine en Île-de-France et le parcours-type DSG est une formation unique en France. Afin d'offrir une ouverture internationale à nos étudiants, nous entretenons des contacts avec des universités étrangères.
Lieu(x) d'enseignement
ORSAY
NANCAY
PARIS 15
ST MICHEL L OBSERVATOIRE
MEUDON
Compétences
Savoir identifier et appliquer les concepts et outils de physique pertinents pour une question de recherche en astrophysique.
Savoir manipuler, caractériser et simuler des données astrophysiques à grand volume (images ou spectres) afin d'en extraire de l'information
savoir modéliser numériquement un problème astrophysique en vue de simulations, savoir exploiter des simulations.
Savoir choisir et définir l'instrumentation et les observations nécessaires à l'étude d'une question d'astrophysique, savoir comment programmer ces observations.
Savoir rédiger un rapport présentant une question astrophysique, les méthodes utilisées pour y répondre et une première analyse des
résultats obtenus.
Savoir présenter une question scientifique à l'oral.
Débouchés de la formation
Le débouché principal de ce parcours-type est la poursuite en thèse de doctorat.
Si Thomas Pesquet est votre modèle et que les livres de Stephen Hawking vous passionnent, peut-être que le métier d’astrophysicien est fait pour vous. Loin des clichés hollywoodiens, cette profession revêt un grand nombre de facettes.
Institut d'astrophysique spatiale
Laboratoire de l'accélérateur linéaire.
Observatoire de Paris Meudon
Laboratoires d'astrophysique de Sorbonne Université
Partenariats et collaborations pédagogiques avec de nombreux laboratoires d'astrophysique à l'échelle nationale ou internationale.
Programme
Le premier semestre du M2 Astronomie et Astrophysique est composé des éléments de formation suivants:
- les UE Fondamentales (F) (les étudiants en choisissent 5 parmi 8)
- les UE Thématiques (T) (les étudiants en choisissent 4 parmi 10)
- les UE méthodologiques Cours-TP (CTP)
- les projets Méthodologiques (M) (les étudiants en choisissent 1 parmi 6).
Aborder les principes de base de l'observation astrophysique - repe?rage sur le ciel des sources - estimation du signal a? de?tecter - se?lection, principes de fonctionnement et mise en œuvre de l'instrumentation d'observation - composition du signal de?tecte?.
Cours avec exercices d'illustration, 1 TD en fin d'UE (examen des anne?es pre?ce?dentes). Support de cours : planches de cours, corrige? des exercices et des TD disponibles sur le Moodle du master.
Pré-requis:
Gou?t pour l'expe?rimentation et l'instrumentation, the?orie de la mesure, optique ge?ome?trique et physique, statis- tiques. Connaissances de base des processus d'interaction rayonnement - matie?re
Thèmes abordés:
1. Les messagers astrophysiques
2. Repe?rage des objets sur le ciel
3. Formation des images a? travers un instrument d'observation
4. Les collecteurs du rayonnement
5. Formation des images a? travers les milieux turbulents
6. De?tection des photons, photome?trie
7. De?tection : cohe?rente et incohe?rente, les grandes familles de de?tecteurs
8. Diagnostic spectroscopique et instrumentation associe?e
9. Introduction aux techniques d'observation des hautes e?nergies
10. Introduction aux techniques d'observation en radioastronomie, re?seaux d'antennes, interfe?rome?trie.
Ce cours a pour but de fournir les outils de base qui permettront de mieux comprendre les interactions dynamiques dans les syste?mes gravitationnels. Il vise aussi a? pre?senter des outils analytiques et nume?riques efficaces pour de?crire l'e?volution de syste?mes dynamiques conservatifs plus ge?ne?raux et non limite?s a? l'astronomie.
Introduction a? la me?canique Hamiltonienne
- Lagrangien, principe de moindre action, e?quation d'Euler-Lagrange Transforme?e de Legendre, Hamiltonien
- Structure symplectique, crochets de Poisson
- e?quation aux variations, de?rive?e de Lie, inte?grales premie?res
- Inte?grateurs symplectiques
Proble?me plane?taire a? N corps
— Proble?me a? deux corps, variables de Delaunay
— Proprie?te?s des syste?mes plane?taires a? N corps, re?gles de D'Alembert
— Syste?mes hie?rarchiques a? trois corps, me?canisme de Lidov-Kozai
The?orie des perturbations
— De?veloppement de Lie, formes normales et e?volution se?culaire
— Dynamique des syste?mes non-inte?grables : section de Poincare?, crite?re de stabilite? de Chirikov
— The?ore?me KAM, the?ore?me de Poincare?-Birkhoff
— Analyse en fre?quence,
Introduction a? la gravitation statistique
— E?quation de Poisson
— Fonction de partition, the?ore?me de Gibbs, e?quation de Liouville, de Vlasov
— The?ore?me du Viriel, distribution a? l'e?quilibre, the?ore?me de Jeans et instabilite?.
Prérequis :
Il est fortement conseille? d'avoir au moins suivi un cours de me?thodes mathe?matiques pour la physique niveau L3.
Pre?sentation des bases de la relativite? ge?ne?rale en de?veloppant les applications astrophysiques et les tests fondamen- taux de la the?orie. Les compe?tences acquises durant ce cours donnent les outils de base pour permettre d'effectuer la mode?lisation d'un phe?nome?ne de manie?re a? contraindre les observables associe?es.
1. Contexte ge?ne?ral et cadre ge?ome?trique
Mots cle?s : espace-temps, principe d'e?quivalence, varie?te?, tenseur, de?rivation covariante, me?trique
2. Physique dans l'espace-temps
Mots-cle?s : ligne d'univers, transformation de Lorentz, cine?matique, dynamique
3. Electromagne?tisme
4. Gravitation relativiste
Mots-cle?s : tenseur e?nergie-impulsion, ge?ode?sique, diffe?rents types de transport, e?quations d'Einstein
5. Observables
Mots-cle?s : te?trades, re?fe?rentiels localement inertiels
6. Me?triques d'une masse ponctuelle
Mots-cle?s : me?triques de Schwarzschild et de Kerr, orbites, coordonne?es de Kruskal
7. Trous noirs
Mot-cle? : e?quation de Tolman–Oppenheimer–Volkoff
8. Cosmologie
Mot-cle? : me?trique de Friedmann-Lemai?tre-Robertson-Walker
9. Ondes gravitationnelles
Mots-cle?s : line?arisation des e?quations d'Einstein, jauge TT, de?tections
10. Syste?me Solaire
Mots-cle?s : line?arisation d'Eddington, tests classiques
11. Extension de la relativite? ge?ne?rale
Mots-cle?s : formalismes a? Parame?tres Post-Newtoniens et Standard Model Extension, formulation variation- nelle et the?ories alternatives.
Prérequis :
Avoir suivi un cours sur la relativite? restreinte n'est pas indispensable. Les bases de mathe?matiques (matrices...) et de me?canique doivent e?tre mai?trise?es.
La ge?ode?sie spatiale e?tudie les formes ge?ome?trique et gravifique de la Terre et des plane?tes. Elle utilise les mesures des satellites artificiels, notamment par leurs techniques de suivi (GNSS, Laser, DORIS), ou bien encore des mesures astronomiques sur des objets extragalactiques (VLBI). Les principales applications scientifiques concernent la de?termination des syste?mes de re?fe?rence terrestre ou ce?leste, des parame?tres de rotation de la Terre, des de?formations globales (ex. : mare?es) ou locales. Elles s'appuient aussi sur des mesures de positionnement, du champ de gravite? par des missions de gravime?trie spatiale, du niveau des oce?ans par des missions d'altime?trie spatiale.
Introduction a? la ge?ode?sie
Syste?mes de re?fe?rence
— Astrome?trie globale, astronomie fondamentale
— Sphe?re ce?leste et repe?res classiques en astronomie
— Triangles sphe?riques
— Principaux instruments et missions d'astrome?trie
— L'orientation de la Terre : mesure et physique
— Les e?chelles de temps : du temps astronomique au temps de l'atome
— Les syste?mes et repe?res de re?fe?rence en astronomie et en ge?ode?sie
De la Ge?ode?sie Terrestre a? la Ge?ode?sie spatiale
— Les observations de Ge?ode?sie Spatiale
— La dynamique orbitale pour mesurer la Terre
— Forme et de?formation de la Terre (re?seaux de stations, champ de gravite?).
L'e?tude du rayonnement électromagnétique est ne?cessaire a? la fois a? l'observation et a? la mode?lisation des objets astrophysiques. Dans ce cours, nous e?tudierons aussi bien le transport du rayonnement, que sa production, sa diffusion et son absorption lors d'interactions matie?re-rayonnement.
Introduction
1. Rappels d'e?lectromagne?tisme et de physique quantique
2. Le ciel dans toutes les longueurs d'onde
3. Les sources de rayonnement en astrophysique
Transfert de rayonnement
1. De?finition des concepts et grandeurs
2. Equation du transfert, absorption, e?paisseur optique, e?missivite?
3. Le corps noir et l'e?quilibre gaz-photons
4. Diffusion et e?quation de transfert avec la diffusion.
5. Approximation d'Eddington - Opacite? de Rosseland - Structure stellaire - Effet de serre
Interaction onde-matie?re
1. Structure atomique et mole?culaire
2. L'oscillation de Rabi, les re?gles de se?lection, les coefficients d'Einstein
3. Formes des raies spectrales
4. L'interaction onde-solide : bandes d'absorption, phonons
Processus d'e?mission
1. Calcul de la fonction source avec e?cart a? l'ETL
2. E?mission radiative des particules charge?es
3. Interaction e?lectron-photon
4. Formes des raies spectrales
Me?thodes de re?solution
1. Diffusion dans une atmosphe?re plan-paralle?le
2. Mode?le Monte Carlo. Ite?ration lambda et lambda acce?le?re?e 3. Hydrodynamique et rayonnement.
Prérequis :
Un peu d'e?lectromagne?tisme (onde EM dans le vide, vecteur de Poynting, densite? d'e?nergie e?lectromagne?tique), de physique quantique (structure de l'atome d'hydroge?ne), de relativite? (quadrivecteur et transformation de Lorentz).
Le cours est accompagne? d'exercices distribue?s a? l'avance et qui seront corrige?s en se?ance.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Ce cours pre?sente les bases de la magnétohydrodynamique (MHD) et des sche?mas nume?riques associe?s. La MHD intervient dans de nombreux objets en astrophysique (étoiles, disques d'accrétion et galaxies).
Deux se?ances de TP sont pre?vues. Le cours est accompagne? d'un polycopie? de cours. Plusieurs documents, dont les annales des examens, seront fournis sur le site Moodle du cours.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Les caracte?ristiques physiques internes des e?toiles ainsi que leur e?volution au cours du temps seront étudiées.
Introduction ge?ne?rale, caracte?risation des e?toiles
La mode?lisation stellaire
Les ingre?dients physiques de la mode?lisation stellaire
Au dela? de la mode?lisation standard
E?volution stellaire
Aste?rosismologie.
De?couvrir les syme?tries et les proprie?te?s fondamentales des Syste?mes dynamiques conservatifs et de la the?orie des perturbations, avec les applications a? la dynamique
1. Syste?mes hamiltoniens. Proble?me des N corps en me?canique ce?leste
2. Solutions pe?riodiques et quasi-pe?riodiques
3. Syme?trie symplectique de l'e?quation aux variations. Changements de coordonne?es symplectiques
5. Se?ries de perturbation
6. The?orie de la stabilite?
7. Application au proble?me des trois corps.
T01 - Instruments et observations : radio et hautes énergies
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
2.25
Détail du volume horaire :
Cours :21
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Girard Julien
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
En se basant sur les notions acquises en F01, ce cours donne une introduction plus approfondie a? l'instrumentation, aux techniques d'observation et a? la re?duction et analyse de donne?es des domaines d'astronomie qui se trouvent aux deux limites extre?mes du spectre e?lectromagne?tique : la radioastronomie (notamment imagerie avec les interfe?ro- me?tres modernes) d'un co?te? et l'astrophysique aux hautes e?nergies (astronomie X, gamma, tre?s hautes e?nergies) de l'autre.
1. Les fondamentaux de la radioastronomie (? 2 se?ances) — notions fondamentales sur les antennes
2. Radio astronomie moderne, les re?seaux d'antennes - Imagerie (? 2 se?ances) — introduction : au-dela? de l'antenne unique
3. Te?lescopes spatiaux en rayons X et gamma (? 1 se?ance)
4. Te?lescopes Cherenkov et de?tecteurs de grand champ au sol (? 1 se?ance) — la physique des gerbes atmosphe?riques
5. De?tection des "multi-messagers" aux hautes e?nergies (? 1 se?ance) — de?tection de rayons cosmiques.
Prérequis :
Le cours F01 est un pre?-requis. Il est aussi fortement conseille? d'avoir suivi le cours F05. 16.
T02 - Planètes et petits corps : surfaces et atmosphères
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
2.25
Détail du volume horaire :
Cours :21
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Vincendon Mathieu
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Expliquer les grands enjeux de la recherche en plane?tologie (S: surface, A: atmosphère)Pas de pre?-requis ne?cessaire en ge?ophysique et en physique de l'atmosphe?re. Des connaissances de base en me?canique des fluides (F06 ou cours d'introduction de niveau L3/M1) et en thermodynamique sont ne?cessaires (cours de Licence). Inte?re?t pour la recherche en plane?tologie.
A1. Ge?ne?ralite?s sur les atmosphe?res (exo)plane?taires et me?thodes d'observations.
S1. Une exploration des surfaces du syste?me solaire.
S2. Me?canismes de formation et modification des surfaces plane?taires.
A2. Bilans radiatifs, climats plane?taires et habitabilite?.
S3. La question de l'eau dans les surfaces plane?taires.
A3. Nuages, chimie et photochimie.
A4. Dynamique de l'atmosphe?re.
Prérequis :
Pas de pre?-requis ne?cessaire en ge?ophysique et en physique de l'atmosphe?re. Des connaissances de base en me?canique des fluides (F06 ou cours d'introduction de niveau L3/M1) et en thermodynamique sont ne?cessaires (cours de Licence).
Ce cours propose d'e?tudier l'activite? solaire et son impact sur son environnement : ge?ne?ration et e?mergence du champ magne?tique a? la surface de notre e?toile, e?ruptions et e?jections de matie?re qui lui sont associe?es, propagation dans le milieu interplane?taire.
— Le Champ magne?tique solaire (se?ance 1).
— La reconnexion magne?tique (se?ances 2 & 3).
— Les e?ruptions solaires (se?ances 4 & 5).
— Vent solaire (fin de se?ance 5).
— Propagation des e?jections de masse coronales dans le milieu interplane?taire (se?ance 6).
— Les particules e?nerge?tiques solaires (se?ance 7).
Ce module se veut une introduction et a pour but de remplir deux objectifs : (i) initier aux concepts de base de " l'e?tat plasma " et (ii) pre?senter les diffe?rentes approches the?oriques lie?es a? son aspect multi-e?chelles (temps et espace). Il est mutualise? avec le Master 2 de Physique des Plasmas et de la Fusion (PPF) dans le but d'apporter une base commune sur "l'e?tat plasma".
— Introduction (une se?ance).
— Les e?chelles spatio-temporelles lie?es au champ e?lectrique E? et magne?tique B?.
— Pre?sentation rapide des diffe?rentes the?ories et mode?les possibles lie?s a? ces e?chelles
— Phe?nome?nes de de?rive e?lectrique et magne?tique
— Notion d'invariant adiabatique : la re?flexion miroir
— Approche statistique des plasmas : e?quation de Klimontovitch
— Equations de Vlasov et de Boltzmann
— De?termination des e?quations fluides via la the?orie cine?tique
— Approximation et conse?quence sur la dynamique des particules : Notion de lois de fermeture
— De?terminations des e?quations MHD a? partir de la the?orie multi-fluide
— Limitations et domaines de validite? de la MHD : utilisation de la loi d'Ohm.
Prérequis :
Des connaissances de base en me?canique statistique sont un plus.
T06 - Objets compacts et phénomènes associés, astroparticules
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
2.25
Détail du volume horaire :
Cours :21
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Daigne Frédéric
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Ce cours pre?sente les concepts, mode?les et observations fondamentales ne?cessaires pour aborder la the?matique des objets compacts et des phe?nome?nes qui leur sont associe?s.
Introduction (une se?ance).
— crite?re de compacite?, proprie?te?s communes des objets compacts
— inte?re?ts de l'e?tude des objets compacts : les liens avec la physique stellaire, avec l'astrophysique des hautes
e?nergies et multi-messagers, avec la physique fondamentale et la cosmologie.
Les objets compacts : structure interne et rayonnement (deux se?ances).
— naines blanches
— e?toiles a? neutrons et pulsars — trous noirs
Objets compacts accre?tants (environ deux se?ances).
— physique de l'accre?tion, comparaison aux observations
— phe?nome?nes d'e?jection
— explosions thermonucle?aires de surface : novae et sursauts X
— explosions thermonucle?aire d'une naine blanche : supernovae de type Ia
Effondrement gravitationnel (environ deux se?ances).
— supernovae gravitationnelles et neutrinos
— rayons cosmiques - ro?le de l'astronomie gamma de haute et tre?s haute e?nergie et de l'astronomie neutrino — sursauts gamma
— coalescences d'objets compacts et ondes gravitationnnelles.
Prérequis :
Aucun pre?-requis indispensable, mais avoir suivi plusieurs des cours suivants sera un atout : F03 : gravitation relativiste ; F05 : rayonnement ; F06 : fluides astrophysiques (ou cours de me?canique des fluides de niveau L3 ou M1) ; F07 : physique stellaire (ou cours d'introduction a? la physique stellaire de niveau M1) ; cours d'introduction a? la physique statistique de niveau L3/M1 (en particulier : statistique des fermions).
T07 - Milieu interstellaire et formation des étoiles
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
2.25
Détail du volume horaire :
Cours :21
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Levrier François
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Ce cours pre?sente les concepts, mode?les et observations ne?cessaires pour aborder la the?matique de la formation des e?toiles, qui est elle-me?me indissociable de la physique du milieu interstellaire (MIS).
Introduction (une se?ance)
Gaz et poussie?res interstellaires (deux se?ances)
Turbulence, chocs, et chimie (une se?ance)
La formation des e?toiles et les e?toiles jeunes (deux se?ances)
Le MIS des galaxies externes (une se?ance).
Prérequis :
Aucun pre?-requis indispensable, mais avoir suivi les cours suivants sera un atout : F05 : rayonnement ; F06 : fluides astrophysiques.
Ce cours pre?sente les diffe?rents aspects de la physique des galaxies.
La Galaxie et le Groupe Local
1. Introduction au cours.
2. La barre et le bulbe dans les kiloparsecs internes.
3. Le halo stellaire de la Voie Lacte?e.
4. Le Groupe Local : Satellites de la Voie Lacte?e dans la toile cosmique.
Proprie?te?s et e?volution des galaxies distantes
1. Contexte et grandes structures. Faits observationnels, Grands releve?s
2. Classification des galaxies.
3. La formation d'e?toiles, croissance des galaxies.
4. Evolution des galaxies. Interactions, effets de l'environnement.
Prérequis :
Aucun pre?-requis indispensable. Des notions d'e?volution stellaire (F07 ou cours d'introduction de niveau M1), des syste?mes de re?fe?rence (e?quatorial et galactique, F01 ou F04) et des proprie?te?s du Milieu Interstellaire (T07) seraient un atout.
T09 - Cosmologie : Univers primordial et grandes structures
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
2.25
Détail du volume horaire :
Cours :21
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Langer Mathieu
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Ce cours pre?sentera le mode?le de concordance de la cosmologie moderne.
— Cosmologie homoge?ne et isotrope, me?trique de Friedmann-Lemai?tre-Robertson-Walker (FLRW), mode?le ?CDM, distances en cosmologie
— Inflation : motivations (horizon, courbure), expansion acce?le?re?e primordiale, parame?tres de roulement lent (cine?matiques, dynamiques), mode?les concaves, convexes, hybrides
— Inflation : ge?ne?ration des fluctuations scalaires et tensorielles, vide de Bunch-Davies, spectres de puissance, indices spectraux, running, relation de cohe?rence
— Croissance des inhomoge?ne?ite?s : instabilite? de Jeans, modes sub- et super-horizon, e?volution du spectre de puissance scalaire, oscillations acoustiques de baryons
— Effondrement gravitationnel, mode?le sphe?rique, fonction de masse des halos
— Fond Diffus Micro-onde : physique des anisotropies primaires, spectre de puissance angulaire des anisotropies
de tempe?rature, modes E et B de polarisation, anisotropies secondaires
— Acce?le?ration de l'expansion cosmique et mode?les d'e?nergie sombre.
Prérequis :
Aucun pre?-requis indispensable. Avoir suivi le cours F03 est un atout. Autres pre?-requis conseille?s : avoir en- tendu parler du principe de moindre action ; e?tre familier de la me?canique lagrangienne ; avoir quelques notions de statistiques (fonctions de corre?lation, spectres de puissance); posse?der quelques souvenirs de base de me?canique quantique ; ne pas craindre de faire quelques calculs formels.
T10 - Équations cinétiques pour les systèmes à grand nombre de particules
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
2.25
Détail du volume horaire :
Cours :21
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Marco Jean-Pierre Marco
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
L'objectif de ce cours est de donner une premie?re approche mathe?matique des e?quations cine?tiques a? partir du mode?le de Vlasov-Poisson.
— Les premie?res se?ances seront de?die?es a? la construction de quelques e?quations cine?tiques (Boltzmann, Vlasov- Poisson, Fokker-Planck) et a? leur interpre?tation physique.
— On rappellera ensuite quelques outils de base en analyse fonctionnelle, notamment lie?es a? la compacite? et la convergence faible dans les espaces Lp.
— On de?finira ensuite la notion de solution faible et on en e?tudiera l'existence pour l'e?quation de Vlasov- Poisson au moyen d'outils mathe?matiques usuels dans ce domaine : me?thode des caracte?ristiques, ine?galite? de Hardy-Sobolev-Littlewood, re?gularisation, convergence faible.
— La pertinence physique des solutions sera enfin discute?e, en se basant en particulier sur le livre Galactic Dynamics de Binney et Tremaine (2e` e?dition).
Prérequis :
Toutes les connaissances de base en analyse fonctionnelle seront rappele?es. Il est conseille? de connai?tre quelques rudiments de topologie (comme expose?s par exemple dans le tome 1 des E?lements d'Analyse) de J. Dieudonne?. On pourra aussi survoler le livre Analyse fonctionnelle de H. Bre?zis.
CTP01 - Méthodes statistiques et Analyse de données
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Cours TP :32
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Bertin Emmanuel
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
L'objectif de cette se?rie de cours et TP est de permettre aux e?tudiants d'acque?rir les concepts et la pratique de moyens contemporains d'analyse statistique des donne?es dans un contexte d'astronomie-astrophysique. Les no- tions the?oriques seront illustre?es par de nombreux exemples concrets et mises en pratique dans des exercices de programmation en langage Python.
— Repre?sentation des signaux et des donne?es
— Description statistique des signaux
— De?compositions line?aires
— Estimation ponctuelle
— Infe?rence statistique
— Apprentissage supervise?.
CTP02 - Méthodes numériques et Calcul scientifique
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Cours TP :32
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Semelin Benoît Semelin
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
L'objectif de ce cours-TP est, d'une part, de donner une base de connaissance solide des me?thodes nume?riques de base utilise?es en calcul scientifique et d'autre part d'affiner les compe?tences des e?tudiants en terme de programmation en langage compile? (C/Fortran).
— Cours 1 - TP 1 : Quelques caracte?ristiques critiques des langages compile?s C et Fortran. Compilation, exe?cution.
— Cours 2 - TP 2 : Me?thodes nume?riques de base : de?rivation, interpolation, inte?gration.
— Cours 3 - TP 3 : Alge?bre line?aire (re?solution d'un syste?me, diagonalisation, inversion, conditionnement).
Utilisation de bibliothe?ques.
— Cours 4 - TP 4 : Re?solution d'e?quations non-line?aires, proble?mes d'optimisation
— Cours 5 - TP 5 : Re?solution d'e?quations diffe?rentielles ordinaires
— Cours 6 - TP 6 : Re?solution d'e?quations aux de?rive?es partielles
— Cours 7 - TP 7 : Notions de complexite? algorithmique et d'optimisation
— Cours 8 - TP 8 : Introduction au paralle?lisme en me?moire partage?e.
Prérequis :
Il est ne?cessaire pour les e?tudiants d'acque?rir une premie?re expe?rience d'utilisation de C ou Fortran avant le de?but de l'enseignement. Seul le premier TP sera consacre? a? une familiarisation avec la programmation en langage compile? : c'est insuffisant si l'on part de ze?ro pour arriver au niveau d'aisance souhaitable pour la suite de l'UE.
M01 - Projets observationnels et instrumentaux / HRA
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Travaux pratiques :45
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Gallais Pascal
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
L'objectif de cet enseignement me?thodologique est de donner aux e?tudiants une formation instrumentale et observationnelle en astrophysique, renforce?e dans le domaine de la haute re?solution angulaire. Les e?tudiants en bino?me devront choisir un des cinq projets d'observation suivants : spectroscopie haute re?solution, imagerie infrarouge proche, interfe?rome?trie optique des tavelures, interfe?rome?trie optique par masquage de pupille, radio interfe?rome?trie solaire.
Prérequis :
Pratique de Python (CTP01). Avoir suivi le cours F01 est un atout.
M02 - Projets expérimentaux – Astrophysique de laboratoire
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Travaux pratiques :45
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Fillion Jean-Hugues
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Sous forme de projet cet enseignement a pour but d'illustrer l'astrophysique de laboratoire c'est-à-dire, comment simuler, en laboratoire terrestre, le comportement de la matie?re en conditions extre?mes (vide pousse?, effets de rayonnements ionisants, tre?s basses tempe?ratures) afin d'extraire des informations pour aider a? l'interpre?tation des observations en astrophysique.
Prérequis :
De la curiosite? pour l'expe?rimentation.
Période(s) et lieu(x) d’enseignement :
Période(s) :
Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février.
M03 - Projets d'analyse de données : photométrie et relevés profonds
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Travaux pratiques :45
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Douspis Marian
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Cet enseignement porte sur l'interpre?tation des observations cosmologiques. L'objectif est de faire le lien entre les moyens d'observation (de?tecteurs), les observations elles-me?mes et les re?sultats scientifiques en prenant en compte le bruit, les syste?matiques instrumentales. De grands releve?s ainsi que des simulations seront analyse?es avec des outils statistiques classiques (spectre de puissance, ...) ainsi que des techniques plus novatrices (machine learning).
Prérequis :
Des notions de Python (CTP01), de programmation (CTP02) et de cosmologie (T09 ou cours d'introduction de niveau M1) sont souhaite?es mais pas ne?cessaires.
Période(s) et lieu(x) d’enseignement :
Période(s) :
Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février.
M04 - Projets d'analyse de données : spectroscopie et diagnotics
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Travaux pratiques :45
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Habart Emilie
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Le but de cet enseignement est l'analyse scientifique de donne?es spectroscopiques, la mode?lisation a? l'aide de codes existants, et les diagnostics de conditions astrophysiques associe?s.
Prérequis :
Pratique du Python (CTP01).
Période(s) et lieu(x) d’enseignement :
Période(s) :
Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février.
M05 - Projets d'analyse de données : étoiles et petits corps
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Travaux pratiques :45
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Haywood Misha
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Compre?hension et application des me?thodologies de re?duction spectrale et de mode?lisation des donne?es astrono- miques, via la simulation et l'ajustement de mode?les a? des observations.
Prérequis :
Connaissance de Python (CTP01) et des bases de programmation (CTP02).
Période(s) et lieu(x) d’enseignement :
Période(s) :
Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février.
L'objectif de la me?thodologie est de développer des mode?les nume?riques simulant des proble?mes astrophysiques.
Prérequis :
Les codes nume?riques seront re?alise?s de pre?fe?rence en Fortran (C est e?galement possible). L'exploitation des re?sultats sera faite en python. Les cours-TP CTP01 et CTP02 sont des pre?-requis.
Période(s) et lieu(x) d’enseignement :
Période(s) :
Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février.
Lieu(x) :
Meudon
Le 2e semestre du M2 Astronomie et Astrophysique est constitué de
- UE stage d'observation
- UE stage de recherche
-.
O01 - Stage d'observation à l'OHP : complémentarité sol-espace
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Projet :35
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Robichon Noël
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
— Techniques d'observation : imagerie, photome?trie, spectroscopie, syste?mes de coordonne?es, planification d'ob- servation
— Analyse scientifique de donne?es : analyse des raies (parame?tres physiques des e?toiles, rotation et composition des plane?tes, aste?roi?des...), courbes de lumie?re (exoplane?te, e?toile double, aste?roi?de...), trichromie.
— Comple?mentarite? sol / espace / big data : utilisation de Gaia, Planck, pre?paration Euclid, Plato, bases de donne?es VO, CFHT
Nous privile?gierons l'observation et l'analyse de donne?es afin de permettre une mai?trise de l'imagerie, spectroscopie et photome?trie en vue de mener un mini-projet scientifique. Dans ce cadre, le traitement de donne?es sera automatise?, afin de permettre aux e?tudiants de se concentrer sur les autres aspects d'observation et analyse, et ainsi de saisir les clefs de l'astrophysique observationnelle contemporaine : multi-instrumentale, multi-technique, faisant appel aux grands bases de donne?es, et surtout a? la comple?mentarite? sol-espace.
Prérequis :
– Pratique de Python (CTP01).
– Avoir suivi F01 est un atout mais n'est pas indispensable : il faut alors disposer de quelques connaissances de base en optique ondulatoire, photome?trie, spectroscopie et syste?mes de coordonne?es ce?lestes.
O02 - Stage d'observation à l'OHP : instrumentation & observation
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Projet :35
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Gallais Pascal
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Durant cette semaine de stage, quatre te?lescopes de l'OHP, chacun e?quipe? d'une instrumentation spe?cifique, seront utilise?s pour mener a? bien des mini programmes scientifiques base?s sur observations en imagerie et en spectroscopie, dans le visible et l'infrarouge proche. L'objectif est de se former aux diffe?rents outils de l'astrophysique observation- nelle moderne en menant des observations dans des conditions favorables. Tous les aspects de la chai?ne de mesure seront aborde?s, de l'analyse de l'instrument jusqu'a? l'interpre?tation des re?sultats, en passant par l'e?tablissement des proce?dures d'observation, par la recherche de cibles pertinentes et par l'identification des sources de bruit introduit tout au long de la chai?ne de mesure, en s'appuyant aussi sur une recherche bibliographique raisonnable.
Prérequis :
– Pratique de Python (CTP01).
– Avoir suivi F01 est un atout mais n'est pas indispensable : il faut alors disposer de quelques connaissances de base en optique ondulatoire, photome?trie, spectroscopie et syste?mes de coordonne?es ce?lestes.
O03 - Stage d'observation en radioastronomie à la station de Nançay
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Projet :35
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Corbel Stéphane
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
La radioastronomie vit actuellement une pe?riode d'activite? intense avec la construction de nouveaux radiote?lescopes tre?s sensibles a? travers le monde et cela dans diffe?rentes gammes de fre?quences, l'ouverture vers les basses fre?quences e?tant re?cemment permises gra?ce a? de nombreuses innovations technologiques et algorithmiques. La Station de Nanc?ay he?berge de nombreux instruments a? la pointe des observations radio et ceux-ci seront donc au cœur de ce stage d'observations afin de familiariser les e?tudiants avec les me?thodes et les techniques d'observations en radioastronomie.
Prérequis :
– Pratique de Python (CTP01).
– Avoir suivi F01 et T01 est un atout mais n'est pas indispensable : il faut alors disposer de quelques connaissances de base en optique ondulatoire, photome?trie, spectroscopie et syste?mes de coordonne?es ce?lestes.
O04 - Stage d'observation en radioastronomie millimétrique à l'IRAM
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Projet :35
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Guillard Pierre
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Le te?lescope de 30m de l'IRAM est localise? a? Pico Veleta en Espagne a? cote? de Grenade. Depuis 2010 quatre e?tudiants de la promotion peuvent aller y observer pendant une semaine. Il s'agit d'une excellente expe?rience pour les e?tudiants, en particulier avec la mise en place re?cente de l'interfe?rome?tre ALMA de l'ESO au Chili. Le but de ce se?jour d'observation sera donc de familiariser les e?tudiants avec un instrument de pointe dans le domaine millime?trique : techniques d'observations (continuum, spectroscopie), prise de donne?es, re?duction des donne?es radioastronomiques, analyse et exploitation scientifique des donne?es.
Prérequis :
– Pratique de Python (CTP01).
– Avoir suivi F01 et T01 est un atout mais n'est pas indispensable : il faut alors disposer de quelques connaissances de base en optique ondulatoire, photome?trie, spectroscopie et syste?mes de coordonne?es ce?lestes.
Fiche de choix de M2 (obligatoire pour les candidats inscrits en M1 à l'Université Paris-Saclay) à télécharger sur https://urlz.fr/i3Lo.
Document justificatif des candidats exilés ayant un statut de réfugié, protection subsidiaire ou protection temporaire en France ou à l’étranger (facultatif mais recommandé, un seul document à fournir) :
- Carte de séjour mention réfugié du pays du premier asile
- OU récépissé mention réfugié du pays du premier asile
- OU document du Haut Commissariat des Nations unies pour les réfugiés reconnaissant le statut de réfugié
- OU récépissé mention réfugié délivré en France
- OU carte de séjour avec mention réfugié délivré en France
- OU document faisant état du statut de bénéficiaire de la protection subsidiaire en France ou à l’étranger.
