Développement d'outils de simulation et de reconstruction de gerbes de particules pour l'astronomie gamma avec les futurs imageurs Tcherenkov

The future of ground based gamma-ray astronomy lies in large arrays of Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes with better capabilities: lower energy threshold, higher sensitivity, better resolution and background rejection. The design of IACT systems and the optimisation of their parameters requires an understanding of the atmospheric showers as well as dedicated tools for the simulation of telescope systems and the evaluation of their performance. The first part of this dissertation deals with atmospheric showers, the various properties of the Cherenkov light they emit and their simulation. The second part presents the tools we have developed for the simulation of imaging atmospheric Cherenkov telescopes and the characteristics of the shower images obtained by them. The third part of this thesis contains a presentation of the tools developed for the reconstruction of the source position in the sky, core position on the ground and energy of the gamma-rays as well as ideas for gamma-hadron separation. In the end, we use these tools to study two large arrays of telescopes at two altitudes and evaluate their performance for gamma-ray detection.Le futur de l'astronomie gamma au sol repose sur l'utilisation de grands réseaux d'imageurs Tcherenkov atmosphériques (IACT) avec des capacités améliorées : seuil en énergie plus bas, meilleure sensibilité, meilleurs résolution et pouvoir de rejet. Pour concevoir ces systèmes et optimiser leurs caractéristiques, il est nécessaire de comprendre les gerbes atmosphériques et de disposer d'outils de simulation adaptés permettant d'évaluer les performances des réseaux. La première partie de cette thèse traite des gerbes atmosphériques, des propriétés de la lumière Tcherenkov qu'elles émettent et de leur simulation. La seconde partie présente les outils que nous avons développés pour la simulation des télescopes à imagerie Tcherenkov atmosphérique et les caractéristiques des images qu'ils obtiennent. La troisième partie de cette thèse contient une présentation des outils dévéloppés pour la reconstruction de la source, du pied de gerbe et de l'énergie ainsi que des propositions pour la séparation gamma-hadrons. Dans la dernière partie, ces outils sont utilisés pour étudier deux grands réseaux de télescopes à deux altitudes différentes et pour donner leurs performances pour la détection des rayons gamma