Measurements of the Cosmic Microwave Background and Foregrounds with the Planck and BOORERanG experiments
par Marcella Veneziani
Thèse de doctorat en Champs, particules, matière
Sous la direction de Paolo de Bernardis et de Ken Ganga.
Soutenue en 2009
à Paris 7 , en partenariat avec Università degli studi di Milano - Bicocca (autre partenaire) .
mots clés-
Titre traduit
Analyse à hautes fréquences de BOOMEranG 2003 et étalonnage de Planck-HFI
-
Résumé
Le rayonnement du fond diffus cosmologique (CMB) est l'un des piliers de la cosmologie. De nombreuses expériences sont dédiées à la mesure de ses fluctuations de température et de polarisation. D'autres émissions, les émissions d'avant-plan, pollue le signal du CMB. En utilisant mesure à plusieurs fréquences, les émissions d'avant-plan peuvent être étudiées et soustraits pour permettre la mesure du CMB. Dans la première partie de ma thèse, j'ai collaboré à la caracterisation et à l'étalonnage du plan focal de l'instrument haute-fréquence de Planck (HFI), notamment pour mesurer l'orientation et l'efficacité de polarisation des détecteurs. Leur connaissance est fondamentale pour la future analyse des données de Planck. Dans la deuxième partie, j'ai travaillé sur les émissions d'avant-plan avec les données de BOOMERanG (vol 2003, B03). Aux fréquences de B03, l'émission la plus forte a part celle du CMB provient de la poussière galactique. En combinant les données de B03 avec celles d'autres expériences, j'ai mesuré la température et l'indice spectral de plusieurs amas de poussières dans notre Galaxie. J'ai trouvé deux composantes de différentes températures et une corrélation inverse entre la température et l'indice spectral de la poussière. La large couverture en fréquence de B03 permet aussi d'étudier l'effet Sunyaev-Zel'dovich (SZ). L'effet SZ provient de l'interaction Compton inverse des photons du CMB avec le gas d'électrons chauds des amas de galaxies. J'ai séparé la composante SZ des autres présentes dans cette région, à ces fréquences et recouvert le spectre angulaire de l'effet SZ afin de contraindre l'amplitude des fluctuations de densité de notre Univers.
-
Résumé
The Cosmic Micro wave Background (CMB) is one of the main observables in cosmology. Many experiments are aimed at studying its temperature and polarization fluctuations. Several components. Called foregrounds, pollute the CMB signal. Using measurements at multiple frequencies, the foregrounds can be studied and removed from the CMB. In the first part of my thesis I collaborated in the characterization and calibration of the focal plane of the High Frequency Instrument of PLANCK in order to measure the orientation and polarization efficiency of the detectors. Understanding these quantities is very important for the analysis of future PLANCK data, especially for the polarization analysis. In the second part of my thesis I worked on BOOMERanG 2003 (B03) data focusing on the science of foregrounds. At B03 frequencies, the brightest signal besides the CMB is the emission of thermal dust from our own Galaxy. Combining B03 data with other experiments I measured the temperature and spectral index of emissivity of several dust structures. I found two different temperature components, and an inverse correlation between dust temperature and spectral index. The B03 frequencies range is also well suited to study the Sunyaev-Zel'dovich (SZ) effect. The SZ is the inverse Compton scattering of CMB photons by hot electrons in galaxy clusters. I separated the SZ component from the others present in this region and frequency range, produced a multi-frequency power spectrum, and used it to constrain the our understanding of matter fluctuations in the Universe.
