Detection techniques for the H.E.S.S. II telescope, data modeling of gravitational lensing and emission of blazars in HE-VHE astronomy

La presente these porte sur quatre aspects differents de l’astronomie des hautes energies.La premiere partie de ma these est dediee a un developpement instrumental pour les telescopes Cherenkov imageurs, le systeme de declenchement de niveau 2 du telescope de 28 metres du reseau H.E. S.S. (High Energy Stereoscopic System). Mon travail s’est focalise sur l’invention d’algorithmes et les simulations Monte-Carlo du systeme de declenchement, ainsi que la comparaison de la reconstruction au niveau de la carte de declenchement a la reconstruction ”hors-ligne” (Moudden,Barnacka, Glicenstein et al. 2011a; Moudden, Venault, Barnacka et al. 2011b). Je decris le systeme et j’evalue ses performances.Le reseau H.E. S.S. a observe le blazar PKS1510-089. La deuxieme partie de ma these traite de l’analyse des donnees et la modelisation de l’emission large bande de ce blazar. C’est un exemple de quasar radio a spectre plat (FSRQ), pour lequel il n’est attendu aucune emission aux tres hautes energiesJ’ai modelise les donnees observees pendant un "flare” de PKS1510-089. Ce modele est base sur un scenario de choc interne a une zone.Le troisieme chapitre de ma these est une etude d’un autre phenomene affectant potentiellement les blazars observes par FERMI-LAT: l’effet de lentille gravitationnelle fort. Cette partie de ma these montre le premier indice de presence d’un effet de lentille gravitationnelle dans le domaine des photons de haute energie. Cet indice provient de l’observation d’un echo dans la courbe de lumiere du blazar distant PKS1830-211, qui est une lentille gravitationnelle connue. Les methodes d’estimation des retards temporels dans les systemes de lentille gravitationnelles reposent sur la correlation croisee des courbes de lumiere individuelles. Dans l’analyse presentee dans cette these, j’ai utilise des photons de 300 MeV a 30 GeV detectes par l’instrument FERMI-LAT. L’instrument FERMI-LAT ne peut pas separer spatialement les images des lentilles gravitationnelles fortes connues. La courbe de lumiere observee est donc la superposition des courbes de lumiere des images individuelles. Les donnees du FERMI-LAT ont l’avantage d’etre des series temporelles regulierement espacees,avec un bruit de photons tres bas. Cela permet d’utiliser directement les methodes de transformees de Fourier. Un retard temporel entre les images compactes de PKS1830-211 a ete recherche par deux methodes : une methode d’auto-correlation et la methode du ”double spectre”. La methode du double spectre fournit un signal de 27 ± 0.6jours (statistique) avec une significativite de 4.2 σ. Ce resultat est compatible avec ceux de Lovell et al (1998) et Wiklind et Combes (2001). La derniere partie de ma these est consacree a un effet de lentille different, le ”femtolensing”. La recherche d’effets de femtolensing a ete utlisee pour obtenir des limites sur l’abondance de trous noirs primordiaux. Celle-ci a ete contrainte de maniere significative dans un large domaine de masses. Les limites les moins contraignantes ont ete etablies pour les objets de faible masse, pour lesquels la detection represente un defi experimental. J’ai utilise les sursauts gamma de redshift connus d´etectes par le Fermi Gamma Ray Burst Monitor (GBM) pour rechercher d’eventuels effets de femtolensing produits par des objets compacts sur la ligne de visee. L’absence de ces effets de femtolensing montre que des trous noirs primordiaux de masse comprises entre 5×10^17 et 10^20 g ne constituent pas une fraction importante de la matiere noire. J’ai effectue mes etudes de these en co-tutelle entre le Centre Astronomique Nicolaus Copernicus de l’academie des sciences polonaise, a Varsovie et l’Institut de Recherches sur les Lois fondamentales de l’Univers du CNRS a Saclay, en France.