Plus de cent ans après leur découverte, les rayons cosmiques galactiques demeurent encore mal compris. Pour expliquer le spectre des cosmiques détectés au sol, il doit en effet exister des sites d’accélération de particules capables de produire des protons de plusieurs PeV (10^15 eV), les PeVatrons. Or, à ce jour, nous n’avons pas détecté de manière claire de tels sites. Pourtant, l’interaction de ces protons avec la matière ambiante doit produire un spectre de rayons gamma s’étendant au-delà de la dizaine de TeV. 

L'observatoire H.E.S.S. est constitué d’un réseau de télescopes Tcherenkov mesurant des rayons gamma dans le domaine des très hautes énergies (de 30 GeV à 100 TeV environ). Cet observatoire est un des instruments au sol les plus performants au monde : grâce à son grand champ de vue, sa bonne résolution angulaire et sa grande sensibilité il permet de détecter et d'étudier l'émission gamma de sources galactiques aux plus hautes énergies et il est le plus à même aujourd’hui de mettre en évidence les PeVatrons. 
La collaboration H.E.S.S. a réalisé un balayage du plan galactique qui a permis de détecter près de cent sources gamma au-delà de 100GeV. Parmi celles-ci, il est probable que se trouvent plusieurs PeVatrons actifs. 

Les travaux de thèse porteront dans une première étape sur la recherche de ces objets et l’établissement d’une liste de candidats. Pour cela, il faut développer une analyse des données de H.E.S.S. en se focalisant sur les rayons gamma les plus énergétiques. La chaîne d'analyse sera optimisée pour la détection de sources gamma très faibles au-delà de quelques TeV. Un point critique résidera dans la capacité à séparer ces sources faibles de l'émission diffuse qui est présente dans toute la Galaxie mais encore très mal mesurée, tout particulièrement aux plus hautes énergies. Une étude détaillée de l’émission diffuse et des populations de sources aux très hautes énergies devra permettre la caractérisation précise du spectre en énergie des candidats PeVatrons. Ces travaux nécessiteront le développement d’outils d’analyse de haut niveau dans un cadre Open Source. 

Dans une deuxième étape, les résultats obtenus ainsi que les outils développés seront utilisés pour préparer les observations et l’analyse des données de l’observatoire CTA (Cherenkov Telescope Array). Doté de près de cent télescopes, il s’agit d’un projet international majeur en astronomie gamma depuis le sol dont laconstruction débute dès 2018 pour une mise en exploitation au début des années 2020.