Study of the Galactic Center and Search for Dark Matter with the H.E.S.S. Inner Galaxy Survey

L'astrophysique des très hautes énergies (THE, E ≥ 100 GeV) a été pionnière dans l'étude des processus non thermiques qui accélèrent des rayons cosmiques (RC) au sein d’objets galactiques et extragalactiques. L'une des régions les plus prometteuses est le Centre Galactique (CG), peuplée par de nombreuses émissions THE, comme l'émission étendue de bulles de Fermi (BF) détectée par Fermi-LAT aux énergies du GeV. Les rayons gamma THE sont des messagers remarquables pour rechercher la mystérieuse matière noire (MN). Parmi les candidats particules MN figurent les particules massives à faible interaction (WIMP), qui peuvent s'auto-annihiler et produire des rayons gamma aux TeV dans des régions denses de l'Univers, comme le CG. D'autres cibles sont les sous-halos MN, prédits dans les galaxies de type Voie lactée par des simulations cosmologiques de formation de structures. Le système stéréoscopique à haute énergie (H.E.S.S.), un réseau de 5 télescopes atmosphériques imageurs Cherenkov (IACT), détecte photons aux TeV. H.E.S.S. observe la région du CG dans des conditions uniques grâce à sa localisation dans l'hémisphère sud. La première partie de la thèse introduit des notions sur l'astrophysique THE, le réseau H.E.S.S., les candidates MN et les méthodes d’analyse statistiques utilisées. Pour ce dernier, nous décrivons les tests statistiques de log-vraisemblance (LLRTS) et les premiers résultats d'une nouvelle méthode des réseaux neuronaux bayésiens sur la discrimination spectrale et spatiale d'un signal faible en présence d'un fond dominant non trivial. La deuxième partie porte sur la région CG au THE. La Inner Galaxy Survey (IGS), un ensemble d'observation H.E.S.S. du CG, est décrit en détail. L'étude des incertitudes systématiques qui affecte les données IGS et l'effort en cours pour construire des modèles de brui de fond sont largement présentés. Avec les données IGS, nous recherchons l'émission à la base des BF et, pour la première fois, elle est détectée jusqu'à ~2 TeV avec signification intégrée de 9.2 σ. Nous montrons les flux observés différentiels d'énergie et des limites supérieures. À 1 TeV, le flux mesuré des BF est de ~1.2x10⁻⁹ TeVcm⁻²s⁻¹sr⁻¹. D'un ajustement conjoint des données Fermi et H.E.S.S., nous pouvons déterminer la coupure d'énergie sur le spectre des photons. Des analyses supplémentaires pour inclure les incertitudes systématiques sont en cours. La troisième partie rapporte de nouveaux résultats sur la recherche MN. En utilisant l'ensemble