Comprendre comment le gaz et les poussières du milieu interstellaire se transforment en étoiles et en systèmes planétaires constitue un enjeu majeur de l’astrophysique moderne. Les champs magnétiques jouent un rôle important dans ces processus, mais leur influence reste encore mal comprise. La mesure de la polarisation de l’émission thermique des poussières, dans le domaine submillimétrique, permet de cartographier l’organisation de ces champs magnétiques au sein des nuages moléculaires.

La caméra POLARYS, développée au CEA et destinée au télescope APEX au Chili, permettra de réaliser ces observations à 350 µm avec une sensibilité accrue. Elle utilisera une nouvelle génération de détecteurs cryogéniques, intrinsèquement sensibles à la polarisation, dont l’exploitation scientifique reste à démontrer.

L’objectif de cette thèse est de caractériser ces détecteurs et de développer les méthodes permettant d’extraire efficacement le signal astrophysique polarisé. Le travail associera des mesures expérimentales en laboratoire (sensibilité, bruit, réponse polarimétrique), la modélisation de la chaîne de détection et le développement d’outils de traitement du signal, notamment pour séparer l’émission astrophysique de la contribution atmosphérique. Il s’agira également d’optimiser les modes d’observation et les stratégies de calibration de la caméra.

La dernière partie de la thèse sera consacrée à l’exploitation des premières observations de POLARYS sur le ciel, prévues en 2030. Ce travail, à l’interface entre instrumentation et astrophysique, contribuera également à préparer l’exploitation de futurs instruments spatiaux, notamment ceux de la mission PRIMA.