Les amas de galaxies dans le XMM-LSS : le survey des grandes structures de l'univers avec le télescope XMM

The clusters of galaxies in the XMM-LSS : a survey of the large-scale structure of the universe with XMM

• Auteur / Autrice : Ivan Valtchanov
• Direction : Marguerite Pierre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, Océan, Espace. Astrophysique et techniques spatiales
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Obervations en optique

Observations en rayons X

Résumé

Cette thèse présente les travaux sur les amas de galaxies réalisés dans le cadre d'un relevé des grandes structures de l'univers avec le télescope XMM: le XMM Large-Scale Structure Survey (XMM-LSS). Dans ce relevé de 64 degrés carrés, les amas de galaxies sont l'ingrédient le plus important - ce sont des sondes cosmologiques qui donnent des contraintes sur la cosmologie, complémentaires de celles du rayonnement cosmologique fossile (CMB) et des supernovae de type la (SN-la). En plus leur importance cosmologique, les études multi-longueur d'onde d'amas particuliers sont importantes sur le plan de la dynamique interne et de la croissance des structures. J'illustre ce point avec des exemples d'études d'amas de l'ère pré-XMM et Chandra. Ensuite je présente le XMM-LSS qui va tendre nos connaissances sur les grandes structures traces par les amas à des distances de l'ordre de z~1. Dans le cadre du XMM-LSS, j'aborde d'abord le problème de la détection des sources dans des images en rayons X avec XMM -- ces sources (amas et quasars) seront la base de tous les suivis associés. La comparaison des procédures de détection l'aide d'images XMM simules nous a permis de choisir la mieux adaptée: un filtrage d'image brute avec des ondelettes en utilisant le modèle du bruit de Poisson, suivi par une détection avec SExtractor. Une fois la procédure de détection établie, j'ai estimé la fonction de sélection qui nous permet de prédire les contraintes cosmologique drives des amas du XMM-LSS. J'ai ensuite étudié les premiers candidats amas des observations du XMM-LSS. Leur nombre d'environ 15 par degrés carrés est en bon accord avec nos prédictions. A l'aide d'une procédure de visualisation des donnes multi-lamda, les premiers candidats amas ont été programmés pour un suivi spectroscopique. Je présente les résultats d'analyse des premiers amas à z >0. 6 du XMM-LSS observés au VLT. Pour la première fois, grâce à la sensibilité d'XMM, nous commençons à détecter des amas à grand redshift dans divers états dynamiques et d'une masse moyenne. L'efficacité et la faisabilité du programme XMM-LSS sont ainsi démontrées d'une manière décisive.

This thesis presents my work on the clusters of galaxies realized in the framework of a survey of the large-scale structure of the Universe with the XMM observatory: the XMM Large-Scale Structure-Survey (XMM-LSS). In this 64 square degrees survey, the clusters of galaxies are the most important ingredient - these are the cosmological probes that give constraints on the cosmology, complementary to those from the cosmic microwave background (CMB) and type la supernovae (SN-la). In addition to their importance for the cosmology, the multi-wavelength studies of single clusters are also important from the viewpoint of the internal dynamics that is linked to the structure formation. I illustrate this point with examples of analysis of clusters from the epoch pre-XMM and Chandra. Next I present the XMM-LSS that will be a major step forward for our knowledge on the large-scale structures as traced by the clusters at distances of the order of z~1. In the framework of the XMM-LSS, I begin first with attacking the problem of detecting sources in X-ray images with XMM, which is extremely important because these sources (clusters and quasars) will be the basis of all the associated follow-ups. The comparison of the detection procedures, with the help of an efficient procedure for XMM image simulations, allowed us to choose the best adapted one: wavelet filtering of the input raw photon image by using Poisson noise model, followed by detection with SExtractor. Once the detection procedure established, I estimate the selection function that is used to predict the cosmological constraints from the clusters in the XMM-LSS. Next I study the candidate clusters from the first XMM-LSS observations. Their number of about 15 per square degree is in a good agreement with our predictions. With the help of a multi-wavelength visualization procedure, the first candidate clusters were programmed for a spectroscopic follow-up. I present the results for the first z > 0. 6 clusters spectroscopically observed at the VLT. For the first time, thanks to sensitivity of the XMM, we start to detect high redshift and intermediate mass clusters in various dynamical states. The performance and the feasibility of ,the XMM-LSS program are thus fully demonstrated.