Multi-Messenger observations with the KM3NeT Telescope: search for high energy neutrinos coinciding with Fast Radio Bursts

by Félix Bretaudeau (Equipe Neutrino)

Thursday Oct 16, 2025, 2:00 PM → 3:00 PM Europe/Paris

Amphi Kastler (Subatech IMT Atlantique)

Résumé
À l’ère de l’astrophysique multi-messagers, la compréhension des évènements cosmiques les plus extrêmes de l'Univers passe par l’étude conjointe des différents messagers : les photons, rayons cosmiques, ondes gravitationnelles et neutrinos. Ces derniers, porteurs de l’interaction faible, jouent un rôle clé dans l’identification et la caractérisation des sources astrophysiques les produisant. Parmi ces sources, les sursauts radio rapides (FRBs) représentent une énigme récente et fascinante. Leur origine, encore inconnue, pourrait être reliée à des objets compacts, dans des environnements propices à l’accélération de particules et donc à la production de neutrinos. Ce travail de thèse s’inscrit dans cette recherche, en utilisant les données du télescope à neutrinos KM3NeT, une infrastructure actuellemnt en construction en Méditerranée, pour rechercher une corrélation entre des neutrinos et des FRBs. Deux approches complémentaires ont été menées : une recherche de coïncidences temporelles étroites entre les deux signaux, et une analyse à plus long terme visant à détecter une émission neutrino provenant des sources de FRBs. Ces travaux contribuent à contraindre davantage les modèles d’émission des FRBs et à évaluer leur potentiel comme accélérateurs de rayons cosmiques, tout en démontrant les performances prometteuses de KM3NeT pour l’astronomie des neutrinos.

Abstract
In the era of multi-messenger astrophysics, understanding the most extreme cosmic events of the Universe requires the combined study of several messengers: photons, cosmic rays, gravitational waves and neutrinos. Neutrinos, carriers of the weak interaction, have a crucial role in identifying and characterizing the astrophysical sources that produce them. Among these sources, fast radio bursts (FRBs) are a newly discovered class of intense radio transients of unknown origin. Their observed properties suggest a connection to compact objects, surrounded by dense and magnetized environments favorable to particle acceleration and hence neutrino production. This thesis is part of this search, using data from the KM3NeT neutrino telescope, an underwater infrastructure currently being deployed in the Mediterranean Sea, to search for a correlation between neutrinos and FRBs. Two complementary approaches were taken: a search for close temporal coincidences between the two signals, and a stacked analysis aimed at detecting delayed or persistent neutrino emission from FRB sources. This work is helping to further constrain FRB emission models and assess their role as potential sources of cosmic-ray, while also demonstrating KM3NeT's growing capabilities in neutrino astronomy.

Composition du jury

Rapporteurs:

    Fabian SCHÜSSLER, Directeur de Recherches, CEA Paris-Saclay
    Jacob LAMBLIN, Professeur, Université Grenoble Alpes/LPSC

Examinateurs:

    Cherry NG, Chargée de Recherche, CNRS/LPC2E
    Claire GUEPIN, Chargée de Recherche, CNRS/LUPM
    Sonia EL HEDRI, Chargée de Recherche, CNRS/Université Paris Cité/APC
    Thierry PRADIER, Professeur, Université de Strasbourg/IPHC
    Vincent METIVIER, Professeur, IMT Atlantique/SUBATECH

Encadrement:

    Diego STOCCO, Chargé de Recherche HDR, CNRS/SUBATECH
    Richard DALLIER, Enseignant-Chercheur, IMT Atlantique/SUBATECH
    Lilian MARTIN, Chargé de Recherche, CNRS/SUBATECH