Polarimetry at millimeter wavelenghts with the NIKA and NIKA2 instruments

Polarimétrie aux longueurs d'onde millimétriques avec les instruments NIKA et NIKA2 Le rôle des champs magnétiques dans le processus de formation stellaire reste une question ouverte de l'astrophysique moderne.Récemment, les observations du satellite Herschel ont dévoilé que certaines structures filamenteuses seraient propices à ces processus de formation d’étoile. Ces structures filamenteuses ont été associées à des régions de champ magnétique bien organisé grâce aux observations polarimétriques du satellite Planck. Une meilleure compréhension du rôle des champs magnétiques lors de la formation stellaire requiert néanmoins des observations polarimétriques détaillées de la poussière galactique aux échelles de 0.01 - 0.1 pc.Des observations polarimétriques à hautes résolutions peuvent être effectuées au télescope de 30 mètres de l’IRAM en utilisant la caméra NIKA2.Le but de cette thèse a été de valider le concept et de caractériser les performances du polarimètre monté sur la caméra NIKA2. Ces tests et caractérisations ont été réalisés sur NIKA, le démonstrateur technologique de NIKA2, installée à l’IRAM de 2012 à 2015.NIKA consiste en deux matrices de 132 et 224 LEKIDS (Lumped Element Kinetic Inductance Detectors) qui couvrent un champ de vue (FoV) de ~1.8 arcminutes à 1.15 (260) et 2.05 (150) mm (GHz).Le système de polarisation est constitué d’une lame demi-onde tournante à mesh métalliques(HWP) et d’une grille métallique (polariseur). La rapidité des détecteurs LEKIDs combinée à la modulation de la lame permettent la mesure simultanée des trois paramètres de Stokes, I, Q, U, caractérisant la polarisation linéaire. Le signal est extrait en utilisant une procédure de “démodulation”, qui est équivalente à un lock-in autour de la quatrième harmonique de la fréquence de rotation de la lame.Dans la première partie de la thèse je présente la caractérisation instrumentale de l’efficacité du système développé. Ensuite, la chaîne d’analyse des données dédiée à la polarisation est présentée. Cette dernière a été spécifiquement développée pour l'instrument NIKA et a permis de reconstruire le signal observé en polarisation et de le projeter sur des cartes.La réduction des données observationnelles de sources non polarisées a révélé la présence d’un effet systématique. Celui-ci a été interprété comme résultant d’une polarisation instrumentale due à une perte d’intensité I vers les canaux de polarisation Q et U.Afin de corriger cet effet, un algorithme a été développé. Celui-ci permet de ramener la polarisation instrumentale, initialement de l'ordre de ~3 %, en-dessous du pour-cent.Enfin, les observations de sources polarisées corrigées de l'effet systématique ont confirmé le potentiel du polarimètre NIKA afin de mesurer la polarisation du ciel.Ces résultats ouvrent la voie à de prochaines observations polarimétriques avec la caméra NIKA2, installée en octobre 2015.Cette caméra dispose de deux bandes de fréquences à 260 (polarisé) et 150 (non polarisé) GHz pour un total de 3300 détecteurs, 12 et 18 arcsec FWHM de résolution et FoV de 6.5 diamètre arcminutes.Cette caméra fournira sans aucun doute une meilleure compréhension des interactions du champ magnétique dans le milieu interstellaire de notre Galaxie.