Signatures instrumentales et du processus d'analyse des donnés dans des expériences de CMB : Impact sur les études de non-gaussianité

Instrument and data processing signatures in CMB experiments : issues on non-Gaussianity science

• Auteur / Autrice : Simona Donzelli
• Direction : Radek Stompor
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Champs, particules, matière
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Univers inflatoire

Cosmologie

Fond diffus cosmologique

Gauss, Loi de (statistique)

Résumé

L'inflation est une des idées fondamentales de la cosmologie moderne, mais le mécanisme avec lequel les perturbations cosmologiques adiabatiques ont été générées n'a pas encore été établi. Un puissant outil pour discerner parmi différents scénarios est tester la Gaussianité des fluctuations primordiales. Néanmoins, tester l'hypotèse de Gaussianité est très engageant : i) un test statistique sensible à toutes les possibles manifestations non-Gaussiennes d'un champ casuel n'existe pas ; ii) foregrounds et effets systématiques peuvent introduire des signaux non-Gaussiens, qui peuvent confondre la petite non-Gaussianité primordiale (s'elle existe). Les présentes et futures expériences de CMB, grâce à leur sensibilité, ont les potentialités de mettre des limites serrées aux non-Gaussianités. Pour achever cet objectif, un contrôle soigné des artefacts systématiques est essentiel. Lorsqu'un effet systématique est inévitable, nous devons comprendre son impact sur les tests de non-Gaussianité. Dans cette étude, nous avons étudié l'impact de deux effets systématiques : le bruit résiduel 1/f, c'est-à-dire le résidu laissé suite à la construction du mappage à travers le destriping, et le faisceau d'antenne asymétrique. L'étude a été effectuée avec trois différents tests statistiques : les ondelettes Chapeau Mexicain Sphériques et les fonctionnels de Minkowski, qui sont des tests blindés, et un estimateur quantitatif, basé sur l'évaluation du bi-spectre dans la configuration équilatéral. Nous avons analysé les systématiques dans le contexte de l'imminente mission Planck, en utilisant simulations véritables du Planck.

Inflation is one of the basic ideas of modem cosmology, but the mechanism by which cosmological adiabatic perturbations are generated is not yet established. A powerful tool to discriminate among different scenarios is testing the Gaussianity of the primordial fluctuations. Nevertheless testing the Gaussianity hypothesis is very challenging : i) it does not exist a statistical test sensible to all the possible non-Gaussian manifestations of a random field; ii) foregrounds and systematic effects can introduce non-Gaussian signals, which can mimic the tiny primordial non-Gaussianity (if any exist). The actual and forthcoming CMB experiments have the capabilities to strongly constrain non-Gaussianity, thanks to their sensitivity. In order to achieve this goal an accurate control on the systematic artifacts is essential. When a systematic effect is unavoidable, we must understand its impact on the Gaussianity tests. In this work we have investigated the impact of two systematic effects: the residual 1/f noise, i. E. The residual one left after destriper map-making, and the asymmetry of the antenna beam. The study has been performed with three different statistical tests: the Spherical Mexican Hat Wavelets and the Minkowski functionals, which are blind tests, and a quantitative estimator, based on the bispectrum evaluation in the équilatéral configuration. We have analysed the systematics in the context of the imminent Planck mission, using realistic Planck-like simulations.