F3 : L’Univers catastrophique transitoire

De nouveaux et grands radiotélescopes, qui sont actuellement développés et construits, observeront l’ensemble du spectre radioélectrique avec une résolution spectrale, angulaire et surtout temporelle sans précédent. Ils représentent une énorme amélioration technique par rapport aux technologies passées et un défi de traitement des données pour les utilisateurs qui nécessiterait des performances comparables, similaires à ce qui est développé pour les problèmes de “grandes données”. A un stade précoce, le projet Frontier FP3 a réalisé le développement d’outils pour produire des cartes radio 2D robustes et a étendu le champ d’application pour produire deux imageurs supplémentaires travaillant sur des données 3D : l’un dédié à la détection et à l’imagerie transitoire, l’autre à l’imagerie radio hyperspectrale. Dans sa phase finale, l’objectif principal du FP3 est d’appliquer ces nouveaux outils à un large éventail d’applications en radio-interférométrie pour générer des produits scientifiques et étudier les processus physiques associés (dans le temps ou en fréquence).

Développements algorithmiques :

Dans l’ère actuelle 2010-2020, les équipes scientifiques qui exploitent les grands ensembles de données générés par des instruments à l’échelle continentale (tels que LOFAR, MeerKAT, les précurseurs sud-africains ou SKA1-MID) doivent faire face à un énorme défi d’étalonnage des données radio et d’imagerie. Du côté de l’image/déconvolution, nous avons démontré avec les produits du passé générés par le FP3, que le cadre de détection compressé pourrait apporter une meilleure reconstruction d’image avec de faibles résidus[Garsden et al., 2015 ; Girard et al., 2015], tout en prenant en compte certains des effets dépendants de la direction par projection W et projections A.

Développements scientifiques

Après cet effort important du côté algorithmique du projet, nous avons également poursuivi l’exploitation scientifique de diverses installations de radio et de haute énergie afin de sonder l’émission transitoire d’une large gamme d’objets astrophysiques (galactiques ou extragalactiques). La physique des jets relativistes représente un axe principal de notre recherche (étant fréquemment associé aux émissions radio transitoires). En adoptant une approche observationnelle, nous cherchons à comprendre comment, dans les trous noirs stellaires et supermassifs, les jets se forment, évoluent et interagissent avec leur environnement.

Le travail de base théorique et numérique passé et actuel réalisé sur la déconvolution 2D, 2D-1D et hyperspectrale, a bénéficié du soutien du financement du Labex UnivEarthS, alloué aux ressources humaines et à la participation à des ateliers spécialisés (Jiang, Girard), des conférences (Girard, Jiang, Starck, Corbel) sur les thèmes de la détection comprimée, de l’imagerie par radio interférométrie et du traitement d’images. Le LabEx a permis à deux équipes très différentes d’apporter leur propre expertise dans ce projet innovant. En 2015/2016, JG s’est vu offrir une bourse post-doctorale et a travaillé chez SKA Afrique du Sud, sur l’intégration de notre code CS développé dans un candidat imageur SKA (DDFacet, C. Tasse, en rév.) et a bénéficié d’interactions régulières avec l’équipe du projet (supervision de la thèse de doctorat Jiang, production des résultats de l’étude 2D-1D). Il a été engagé comme Ass. Prof. à l’Univ. Paris Diderot.

On s’efforce actuellement d’appliquer toutes les méthodes décrites à un ensemble de données réelles pour la production scientifique. Nous visons tout particulièrement le cas scientifique suivant :

• Imagerie des transitoires rapides :
• Accélération du code
• De l’imagerie à faible densité à l’étalonnage à faible densité
• Exploitation scientifique de diverses installations radio (avec un accent particulier sur MeerKAT et NenuFAR).

Par conséquent, dans la période de financement finale, nous réaliserons les études dans la direction de l’exploitation scientifique de MeerKAT et NenuFAR et l’application de la méthode hyperspectrale 2D-1D, qui devrait ouvrir de nouvelles perspectives (comme la contrepartie électromagnétique d’événements d’ondes gravitationnelles ou d’autres types de transitoires à découvrir avec MeerKAT) pour le suivi après UnivEarthS.

2014:

• Curran, P.A. …Corbel, S. et al. “The evolving polarized jet of black hole candidate Swift J1745−26”, 2014, MNRAS, 437, 3265
• Bassa, C. … Corbel, S. et al. “A state change in the low-mass X-ray binary XSS J12270−4859” 2014, MNRAS, 441, 1825
• Marlowe, H. … Corbel, S. et al. “Spectral state transitions of the Ultraluminous X-ray Source IC 342 X-1”, 2014, MNRAS, 444, 642
• Gallo, E. … Corbel, S. et al. “The radio/X-ray domain of black hole X-ray binaries at the lowest radio luminosities”, 2014, MNRAS, 445, 290
• Cseh, D. …, Corbel, S. et al. “On the radio properties of the intermediate mass black hole ESO 243-49 HLX-1” 2014, MNRAS, 446, 3268

2015:

• Garsden, H., Girard, J., Starck, J.L., Corbel, S. et al. “LOFAR Sparse Image Reconstruction”, 2015, A&A 575, A90.
• Swinbank, J.D., … Garsden, H., Corbel, S. et al. “The LOFAR transients pipeline”, A&C, 2015, 11, 25
• Cseh, D. …, Corbel, S. et al. “The evolution of a jet ejection of the ultraluminous X-ray source Holmberg II X-1”, 2015, MNRAS, 452, 24.
• Rahoui, F, … Corbel, S. et al. “Optical and near-infrared spectroscopy of the black hole Swift J1753.5-0127”, 2015, ApJ, 810, 161.
• Tomsick, J.A., … Corbel, S. et al. “The Accreting Black Hole Swift J1753.5–0127 from Radio to Hard X-Ray”, 2015, ApJ, 808, 85.
• Russell, T. D. … Corbel, S. et al. “Radio monitoring of the hard state jets in the 2011 outburst of MAXI J1836−194”, 2015, MNRAS, 450, 1745.
• Rodriguez, J., … Corbel, S. et al. “Correlated optical, X-ray, and gamma-ray flaring activity seen with INTEGRAL during the 2015 outburst of V404 Cygni”, A&A, 581, L9.

2016:

• Loh,, Corbel, S., Dubus, G., Rodriguez, J., Grenier, I., Hovatta, T., Pearson, T., Readhead, A., Fender, R., Mooley, K. “High-energy gamma-ray observations of the accreting black hole V404 Cygni during its 2015 June outburst”, 2016, MNRAS, 462, L111.
• Carbone, D., ., … Corbel, S. et al. “New methods to constrain the radio transient rate: results from a survey of four fields with LOFAR”, MNRAS, 459, 316.
• Broderick, J.W., … Corbel, S. et al. “Low-radio-frequency eclipses of the redback pulsar J2215+5135 observed in the image plane with LOFAR», 2016, MNRAS, 459, 2681.
• Del Santo, M., … Corbel, S, … Rodriguez, J. et al. “Spectral and timing evolution of the bright failed outburst of the transient black hole Swift J174510.8-262411» 2016, MNRAS, 456, 3585.
• Stewart, A. … Corbel, S. et al. “LOFAR MSSS: detection of a low-frequency radio transient in 400 h of monitoring of the North Celestial Pole» 2016, MNRAS, 456, 2321.
• Marcotte, B. … Corbel, S. et al. “Orbital and superorbital variability of LS I +61 303 at low radio frequencies with GMRT and LOFAR», 2016, MNRAS, 456, 1791.
• Migliori, G., …, Loh, A., Corbel, S. et al. « First Detection in Gamma-Rays of a Young Radio Galaxy: Fermi-LAT Observations of the Compact Symmetric Object PKS 1718-649» 2016, ApJ, 821, 103.
• Rana, V., Loh, A., Corbel, S. et al. “Characterizing X-Ray and Radio Emission in the Black Hole X-Ray Binary V404 Cygni during Quiescence», 2016, ApJ, 821, 103.
• Girard, J., … Corbel, S. et al., “Imaging Jupiter’s radiation belts down to 127 MHz with LOFAR”, 2016, A&A, 587, 3.
• Kondratiev, V.I. … Corbel, S. et al. “A LOFAR Census of Millisecond Pulsars”, 2016, A&A, 585, 128.
• Siemiginowska, A., … Migliori G. et al. “X-Ray properties of the youngest radio sources and their environments”, 2016, ApJ, 823, 57.
• Migliori, G, « The high-energy view of young radio sources: X-ray and gamma-ray observations» 2016, AN, 337, 52.
• Füerst, F. …Corbel, S., … Loh, A. et al. “GRS 1739-278 observed at very low luminosity with XMM-Newton and NuSTAR», 2016, ApJ, 832, 115.

2017:

• Migliori, G., Corbel, S., Tomsick, J. A., Kaaret, P., Fender, R. P., Tzioumis, A. K., Coriat, M., Orosz, J. A. 2017, Mon. Not. R. Astron. Soc. 472, 141, “ Evolving morphology of the large-scale relativistic jets from XTE J1550-564”
• Egron, E. et al. (incluant S. Corbel) 2017, Mon. Not. R. Astron. Soc., 471, 2703, « Single-dish and VLBI observations of Cygnus X-3 during the 2016 giant flare episode”
• Loh, A., Corbel, S., Dubus, G., 2017, Mon. Not. R. Astron. Soc., 467, 4462, « Fermi/LAT detection of a transient gamma-ray flare in the vicinity of the binary star DG CVn »
• Coughlam, C.P. et al. (incluant S. Corbel) 2017, Astrophys. J., 834, 206 «  A LOFAR Detection of the Low-mass Young Star T Tau at 149 MHz »
• Margutti, R.… Migliori, G. et al « X-rays from the location of the Double-humped Transient ASASSN-15lh », 2017, ApJ, 836, 25