Jean-Luc Starck est un pionnier de l'astrostatistique, une discipline qui a émergé alors que les télescopes modernes produisaient d'énormes quantités de données de plus en plus difficiles à exploiter. Elle offre aujourd'hui de nouvelles méthodes d'analyse, mathématiquement robustes, pour réduire le volume des données et les interpréter plus rapidement.
À l'avant-garde de cette évolution, le groupe de Jean-Luc Starck, Cosmostat, a fourni des méthodes et des outils logiciels sophistiqués pour la gestion et l'analyse de big data.
Dans le domaine de l'analyse harmonique, il a en particulier développé de nouvelles décompositions en ondelettes et en curvelets et a montré comment elles pouvaient être utilisées pour résoudre des problèmes inverses mal posés, tels que :
- la détection de sources astrophysiques ;
- la déconvolution de signaux ;
- la reconstruction d'images à partir de motifs interférométriques ;
- la séparation de composantes ;
- l'inpainting (remplissage de parties manquantes dans une image) ;
- la cartographie de matière noire à partir de l'effet de lentille gravitationnelle faible.
Cosmostat a été le premier groupe à étudier le concept d'échantillonnage comprimé (Compressed Sensing, Compressive Sampling) dans le domaine de l'astrophysique, ce qui permis d'améliorer spectaculairement la résolution d'image radio-interférométrique (d'un facteur quatre).
Ses travaux ont eu un impact significatif sur les résultats scientifiques de nombreux projets spatiaux.
- En utilisant ses résultats en matière de calibration, l'Observatoire spatial infrarouge (ISO) a produit les premiers relevés infrarouges profonds, ouvrant une nouvelle fenêtre sur l'évolution des galaxies lointaines, obscurcies par la poussière.
- Ses travaux sur les ondelettes et le bruit Poissonnien ont bénéficié à l'élaboration des catalogues d'amas de galaxies de l'observatoire en rayons X XMM-Newton et de sources du satellite Fermi.
- Sa méthode d'analyse des composantes morphologiques a permis d'étudier la formation d'étoiles dans les nuages moléculaires avec les données de Herschel.
- Ses résultats concernant les lentilles gravitationnelles faibles ont été exploitées avec succès sur les données du télescope spatiale Hubble et auront un fort impact à l'avenir avec la mission Euclid.
Jean-Luc Starck est fortement impliqué dans la mission spatiale Euclid de l'ESA, dont le lancement est prévu en 2023 et qui visera à mieux comprendre l'accélération de l'expansion de l'Univers (énergie sombre).
Il a publié plus de 250 articles avec comité de lecture en astrophysique, cosmologie, traitement du signal et mathématiques appliquées, qui ont plus de 81.000 citations. Il est également l'auteur de plusieurs livres.
Il a été le premier vice-président de l'association Internationale d'Astrostatistics (2012-2022). Il a reçu le prix EADS de l'Académie des sciences française en 2011, ainsi que le prix Gruber en cosmologie en 2018 (en tant que membre de l'équipe Planck de l'ESA) et est membre de l'Academia Europae depuis 2021. Au cours des dix dernières années, il a reçu des financements de recherche compétitifs dont une bourse ERC advanced.