Le système d'exploitation UNIX se retrouve sur toutes les stations de travail utilisées en astronomie, et devient le second plus important système sur les PC dans sa version Linux. Le système plus particulièrement étudié est le système Solaris de Sun.
Le langage C est actuellement un des langages informatiques les plus utilisés dans une très grande variétés d'applications. Langage séquentiel, " proche de la machine ", sa maîtrise est un atout pour une bonne compréhension de l'outil informatique.
Remarque : on abordera le traitement des images plutôt que la généralité du traitement du signal.
Ce module présente une description des milieux et objets astrophysiques : structure, évolution , les processus de rayonnement et méthodes utilisées.
Le cours sur l'Univers à grand décalage spectral décrit les enjeux actuels de la cosmologie, tant du point de vue observationnel que théorique. Après une introduction générale des principes et hypothèses sur lesquels est basé notre conception globale de l'Univers, l'accent est mis sur la description des principaux projets moteurs de la discipline et des expériences associées, entres autres :
* détermination des paramètres cosmologiques, le fond cosmique micro-onde, les super-nova à grand décalage spectral, la matière sombre, les premiers objets dans l'Univers, la structuration de l'Univers, l'amplification gravitationnelle, les amas de galaxies, etc...
Les milieux astrophysiques connaissent des conditions de température et de densité qui peuvent considérablement diff^Îrer, bien que tous sont des collections de particules plus ou moins fortement interagissantes. Certains ensembles stellaires peuvent même être vus comme des milieux dont les molécules sont des étoiles. Comment baser la description de tels milieux sur une base théorique commune? Et à quoi se réduit elle dans la limite des milieux très dilués et dans celle des milieux très denses? Quels phénomènes physiques peuvent être ainsi décrits? Et quels phénomènes astrophysiques en sont la manifestation?
Ce cours apportera les réponses à ces questions et proposera un panorama des phénomènes dynamiques les plus importants qui affectent ces milieux, tant en régime "non-collisionnel" qu'en régime "magnéto-hydro-dynamique". Une assez grande variété d'illustrations astrophysiques sera présentée.
Ce module consiste à modéliser numériquement un problème astrophysique. Par ces exercices, on prend conscience des possibilités des techniques numériques et de leurs limitations, ainsi que de la somme de travail nécessaire avant d'atteindre des résultats significatifs. Ainsi, on se familiarise avec les techniques modernes de l'astrophysique. Pour chacun des problèmes abordés, on présente une description détaillée des aspects astrophysiques, mathématiques et numériques. Le but est d'écrire le programme, le tester et le "corriger" jusqu'à son fonctionnement optimal.
Un enseignement d'introduction permet une mise à niveau en informatique sur des outils et langages couramment utilisés. Ces connaissances seront directement utilisées lors du développement des différents projets au cours de ce DEA.
Le traitement de l'information extraite des très grands volumes de données produites par les télescopes modernes est l'un des enjeux actuels de l'astronomie.
Ce module propose une compréhension des Systèmes de Gestion de Bases de Données, un panorama des bases existantes en astronomie, et une formation aux outils modernes de gestion et de recherche de l'information.
Des travaux pratiques compléteront les cours tant pour se familiariser avec la recherche de données astronomiques existantes que pour créer et gérer une base de données.
L'objet de ce cours est de présenter une approche Bayesienne du problème inverse, c'est à dire une approche fondée sur le concept de probabilité conditionnelle. On s'attachera notamment à explorer le lien avec les méthodes de moindres carrés généralisés et l'optimisation dans le cadre de problèmes fonctionnels faiblement non linéaires. A titre d'exemple, nous considérerons l'inversion des fréquences propres de vibration d'un corps fluide auto-gravitant.
Dans cette deuxième partie du cours, nous présentons les méthodes multirésolutionnelles, qui comprennent la transformée en ondelettes, pour le traitement des signaux ou des images. Parmi les applications discutées, il y a : la visualisation des données, le filtrage (débruitage), la déconvolution, la compression, la mise en correspondance des images, etc...
La plupart de l'information concernant les objets astrophysiques nous parviennent par rayonnement. Les processus d'interaction entre la matière et le rayonnement conditionnent le transfert d'énergie radiative et dépendent fortement des conditions physiques du milieu traversé par le rayonnement. Du milieu dense et optiquement épais des intérieurs stellaires ou d'autres objets astrophysiques jusqu'aux milieux optiquement minces comme celui du milieu interstellaire, le rayonnement se propage et aussi interagit avec la matière, avant d'arriver sur terre.
Les objets compacts, comme les étoiles à neutrons et les trous noirs, prévus théoriquement, furent d'abord observés comme pulsars radio puis, avec le développement de l'astronomie X et gamma, comme astres émetteurs de rayonnement de haute énergie. Les noyaux de galaxies actives ont enrichi cette classe d'objets de représentants plus massifs.
Un chapitre nouveau et passionnant de l'astrophysique moderne s'est ainsi ouvert. Il s'écrit encore, chaque année et chaque nouvel instrument apportant son lot de surprises et de découvertes. Parfois, il met en scène des astres magnetisés en rotation ultra rapide, induisant des effets électromagnétiques forts. Parfois la matière ambiante ou celle d'un éventuel compagnon est capturée par leur forte gravité et effectue une descente dans leur puit de potentiel gravitationnel, souvent de profondeur relativiste. De facon surprenante, une partie de cette matière est violemment ejectée, à des vitessses parfois proches de celle de la lumière sous forme de jets fortement collimatés.
Ce cours propose de parcourir divers aspects de cette astrophysique des hautes énergies et de la physique relativiste qu'elle met en jeu.
La mécanique et la dynamique hamilltonienne sont à la base de nombreuses applications astrophysiques. Elles permettent une représentation synthétique de la notion d'orbites stellaires ainsi qu'une description statistique de ces orbites.
Elles fournissent une description réaliste des systèmes stellaires gravitationnels depuis les amas stellaires jusqu'aux galaxies spirales et elliptiques. Le cours couvre les propriétés générales physiques des systèmes autogravitant et présentent des applications aux systèmes stellaires rencontrées en astrophysique.
Les galaxies concentrent, sous forme de gaz et d'étoiles, la matière visible de l'Univers. Les étoiles gouvernent l'évolution de cette matière. Les processus de fusion nucléaire en leur coeur fournissent l'énergie qui, sous forme radiative et mécanique, restructure sans cesse les gaz. Elles produisent aussi, au fil des générations, les éléments lourds essentiels à la vie. Le gaz, autant berceau que résidu d'étoiles, boucle le cycle de la matière.
Les processus physiques régissant les galaxies ne sont encore que partiellement connus et leur identification est un moteur de la recherche actuelle. Le cours décrira les propriétés empiriques des galaxies, les éléments fondamentaux de leur physique et les méthodes utilisées actuellement pour déchiffrer leur histoire.