Searching for cosmological B-modes in the presence of astrophysical contaminants and instrumental effects
Recherche des modes B primordiaux en présence de contaminations astrophysiques et d'effets instrumentaux
par Clara VERGÈS sous la direction de Radek STOMPOR
Thèse de doctorat en Physique de l'Univers
ED 560 Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers, Paris

Soutenue le vendredi 18 septembre 2020 à Université Paris Cité

Sujets
  • Analyse en composantes indépendantes
  • Cosmologie
  • Rayonnement du fond du ciel

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Mots clés
Cosmologie, Fond diffus cosmologique, Modélisation instrumentale, Séparation de composantes
Resumé
La cosmologie a connu un essor considérable au cours des vingt dernières années, et a désormais acquis le statut de science de précision. Les mesures précises des anisotropies de température du fond diffus cosmologique (Cosmic Microwave Background - CMB) ont ouvert une fenêtre sans précédent sur l'Univers primordial, tandis que les mesures des anisotropies de polarisation du CMB ont confirmé notre compréhension de la physique de l'Univers primordial. Ces différents résultats ont notamment permis de vérifier la cohérence et de tester la validité des modèles actuels. La prochaine étape dans l'observation du CMB est la cartographie précise des anisotropies de polarisation, et en particulier la détection d'une signature spécifique dans ce même signal, les modes B primordiaux. Ces observations nous permettront de pousser toujours plus loin notre connaissance de l'Univers et de ses secrets les mieux gardés, en particulier l'énergie noire, la matière noire et l'inflation.Cette détection est cependant particulièrement difficile, car le signal recherché est très faible, et écranté par plusieurs sources de contamination galactiques et extra-galactiques : émission polarisée de la poussière, rayonnement synchrotron ou encore effet de lentillage gravitationnel faible, pour n'en citer que quelques-unes. La prochaine génération d'expériences d'observation de la polarisation du CMB doit donc non seulement atteindre une sensibilité instrumentale brute sans précédent, mais également être capable de distinguer le signal de ces contaminations. Cela nécessite des capacités de détection améliorées, de nouvelles technologies, ainsi que de nouvelles méthodes d'analyse des données. L'objectif du travail présenté dans cette thèse est d'évaluer, pour certains effets, si cette complexité accrue des expériences d'observation du CMB conduira effectivement à de meilleures performances, et à quel coût en ce qui concerne le contrôle des effets systématiques. Je développe de nouveaux modèles de données prenant en compte divers paramètres instrumentaux pour assurer une meilleure modélisation des effets systématiques pour la nouvelle génération d'expériences de mesure de la polarisation du CMB: POLARBEAR/Simons Array et Simons Observatory. Pour préparer ces futures expériences, je propose une extension des méthodes de séparation de composantes afin de prendre en compte les effets systématiques instrumentaux. Je démontre également les possibilités de ce nouvel outil pour prévoir les performances des futures expériences, et aider à l'établissement des stratégies de calibration afin d'atteindre les performances requises.