Détection de l'effet de lentille gravitationnelle dans les données de Planck-HFI

Detection of CMB lensing in Planck-HFI data

• Auteur / Autrice : Alexis Lavabre
• Direction : Stéphane Plaszczynski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cosmologie
• Date : Soutenance le 25/05/2011
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'accélérateur linéaire (Orsay, Essonne ; 1969-2019) - Laboratoire de l'accélérateur linéaire
• Jury : Président / Présidente : Achille Stocchi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Plaszczynski, Achille Stocchi, François-Xavier Désert, Paulo Natoli, Julien Lesgourgues, Jean-Luc Starck, Jean-Loup Puget
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François-Xavier Désert, Paulo Natoli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Données -- Compression (informatique)

Cosmologie

Fond diffus cosmologique

Mots clés libres

Cosmologie

Fond diffus cosmologique

Effet de lentille gravitationnelle

Planck

Analyse de données

Compression

Cosmology

Cosmic Microwave Backgroud

CMB lensing

Planck

Data analysis

Compression

Résumé

Le satellite Planck est le satellite de troisième génération visant à observer le fond diffus cosmologique. La résolution et la sensibilité de ses instruments permettent pour la première fois de mettre en évidence les effets de lentille gravitationnelle subis par les photons du fond diffus cosmologique. Cette thèse présente une méthode originale de détection de ces effets dans les données de l'instrument HFI de Planck.La première partie donne dans un premier temps, une description générale du modèle standard de la cosmologie et de la physique du fond diffus cosmologique. Elle aborde ensuite en détails l'effet de lentille gravitationnelle, en se concentrant plus particulièrement sur son impact sur les observables du fond diffus cosmologique. Elle termine par une présentation du satellite Planck et de ses instruments.La seconde partie se concentre sur la description d'un ensemble d'outils de simulations et d'analyse que j'ai développé au cours de ma thèse afin de réaliser la première détection des effets de lentille gravitationnelle sur le fond diffus cosmologique. Elle présente la méthode originale employée qui repose sur une analyse des cartes du ciel par morceaux, permettant de s'affranchir des zones du ciel les plus contaminées. On trouvera également dans cette partie une caractérisation, de l'estimateur du champ de potentiel de lentille, pour des cartes masquée, en présence de bruit inhomogène ainsi que la présentation d'une méthode pour corriger les biais de l'analyse à l'aide de simulations Monte-Carlo.La dernière partie, est consacrée au travail sur les données de l'instrument HFI. Le premier chapitre présente l'application de la méthode d'analyse précédente aux cartes des observations combinées à 143GHz et 217GHz ainsi que la carte issue de la séparation des composantes avec l'algorithme GMCA. Les résultats montrent un spectre de puissance de la déflexion compatible avec le spectre attendu, dans un modèle lambda CMB, calculé à partir des paramètres cosmologiques issus de WMAP intégrant sept années d'observations. Les points de mesure, issus du spectre combiné des cartes à 143GHz et 217GHz, pour les multipôles inférieurs à 500, donnent un Chi2 par degré de liberté de 1.26. Finalement, le dernier chapitre présente l'algorithme de compression des données de l'instrument HFI à bord du satellite. Il traite en détail le réglage et le suivi des paramètres de compression et du débit des données, depuis le lancement du satellite et fait le bilan sur les erreurs de compression rencontrées

The Planck satellite is the third generation experement dedicated to the observation of the cosmic microwave backgroud (CMB). The resolution and sensibility of its intruments allow for the first time the detection of the weak lensing effect on CMB. This thesis present a original detection method of this effect in the data of the HFI instrument of Planck.The first part give a general description of the standard model of cosmology et the physics of the CMB. The part then presents the details of the weak lensing effect, concentrating on its impact on the CMB observables. This part ends with a description of the Planck satellite and its instruments.The second part, discribes the set of simulations and analysis tools that I have developed allowding me to make the first mesureament of the weak lensing effect on CMB. It presents the original method that I used which is based on a patch analysis of the full sky data, that is able to only take into account the less contaminated regions. This part also present the caracterisation of the lensing potential estimator for masked maps in the presence of inhomogeneous noise and introduce a method, based on Monte-Carlo simulations, that is used to correct for the biais produced by the analysis method.The last part, concentrates on the work on HFI data. The first chapter presents the application of the above method to the maps of the combined observations at 143GHz and 217GHz and the maps from component separation using GMCA algorithm. The results show a deflection power spectrum compatible with the one expect in a lambda CMB universe, calculated with the cosmological parameters estimated by WMAP including seven years of observations. Using the points, from the combined estimation from the 143GHz and 217GHz maps, for multipole smaller than 500, gives a 1.26 Chi2 by degree of freedom. Finally, the last chapter presents the comression algorithm used onboard to compression HFI data. It gives the details of the tunning and the following of the compression parameters and the data rate, since the launch and summarize the results on the compression errors