Challenges in CMB Lensing Data Analysis and Scientific Exploitation of Current and Future CMB Polarization Experiments
Défis de l'analyse de données du lentillage gravitationnel et de l'exploitation scientifique des expériences, actuelles et futures, d'observation de la polarisation du fond diffus cosmologique
par Dominic BECK sous la direction de Radek STOMPOR
Thèse de doctorat en Physique de l'Univers.Cosmologie
ED 560 Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers, Paris

Soutenue le mercredi 02 octobre 2019 à Université Paris Cité

Sujets
  • Analyse des données
  • Cosmologie
  • Lentilles gravitationnelles
  • Rayonnement du fond du ciel
  • Structure à grande échelle (astronomie)

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Mots clés
Cosmologie, Fond diffus cosmologique, Lentille gravitationnelle faible, Structure à grande échelle, Analyse des données
Resumé
La prochaine génération de mesures du fond diffus cosmologique (CMB) continuera d'établir le domaine de la cosmologie comme une science de haute précision et ne cessera d'ouvrir de nouvelles frontières en physique fondamentale. Les mesures limitées par la variance cosmique de la température du CMB, mais aussi de sa polarisation jusqu'aux minutes d'arc, permettent des mesures précises de notre modèle cosmologique, qui est sensible à la physique insaisissable de la matière noire, de l'énergie noire et des neutrinos. De plus, une mesure aux grandes échelles de la polarisation CMB, dite "mode B", permettra de déterminer la puissance des ondes gravitationnelles primordiales, générées par des phénomènes potentiellement présents dans le tout jeune univers, à des échelles d'énergie qui s'approchent de la théorie de grande unification. L'entrée dans un nouveau régime de sensibilité implique la nécessité d'améliorer notre compréhension de la physique et des méthodes d'analyse des effets systématiques astronomiques et instrumentaux.Dans ce contexte, cette thèse présente plusieurs analyses des possibles effets systématiques astronomiques et instrumentaux, principalement centrés sur les mesures CMB dans le cadre du lentillage gravitationnelle faible. Cet effet déforme le trajet des photons primaires du CMB, de sorte que les propriétés statistiques du signal mesuré s'écartent du signal primaire, et il faut donc prendre en compte cette distorsion. Cette thèse décrit la physique fondamentale, les méthodes d'analyse et les applications aux ensembles de données actuels de POLARBEAR, une expérience CMB dans le contexte scientifique des lentilles gravitationnelles.En particulier, cette thèse établit que les futures mesures de haute précision des lentilles gravitationnelles devront prendre en compte la haute complexité de cet effet, principalement causée par des déflexions multiples, induites par une distribution non linéaire des structures à grande échelle en évolution. De plus, l'impact des corrélations d'ordre supérieur, introduites par les avant-plans galactiques et par l'analyse jointe de données aux petites et aux grandes échelles, est étudié. Cette thèse démontre la nécessité d'observations des petites échelles dans plusieurs bandes de fréquences, ainsi que l'utilisation de techniques pour supprimer les avant-plans, afin d'obtenir une estimation sans biais du rapport tenseur-sur-scalaire.