Spectroscopie des supernovae de type Ia des expériences SuperNova Legacy Survey et Nearby SuperNova Factory pour la cosmologie

par Flora Cellier-Holzem

Thèse de doctorat en Cosmologie

Sous la direction de Pierre Antilogus.

Soutenue en 2013

à Paris 6 .

mots clés

• Énergie sombre (astronomie)
• Très grand télescope ESO
• Étoiles -- Spectres

Résumé

Les supernovae de type Ia (SNe Ia) sont aujourd'hui un outil puissant en cosmologie pour étudier l'accélération de l'expansion de l'univers. Utilisées comme chandelles standard, elles permettent de contraindre l'équation d'état de l'énergie noire à travers un diagramme de Hubble. La spectroscopie est une étape essentielle à la construction de ce diagramme à la fois pour s'assurer que les objets sont bien des SNe Ia et déterminer leur décalage vers le rouge, mais également pour mieux comprendre leurs propriétés physiques et ainsi réduire les incertitudes systématiques qui limitent l'utilisation des SNe Ia en cosmologie. Dans ce cadre, je constitue un nouvel échantillon de spectres de SNe Ia mesurés au Very Large Telescope (VLT) pour l'expérience SuperNova Legacy Survey (SNLS). Ce lot de SNe Ia rejoint celui déjà existant pour constituer l'échantillon final de spectres VLT des SNe Ia SNLS. En plus d'être intégré au diagramme de Hubble pour les analyses cosmologiques, ce lot spectroscopique peut tre utilisé pour tester si les propriétés des SNe Ia évoluent avec le décalage vers le rouge. J'aborde cette question fondamentale pour la cosmologie en utilisant à la fois le nouveau lot de spectres VLT de SNe Ia lointaines et celui des objets proches de l'expérience Nearby SuperNova Factory (SNF). Ces deux lots de spectres sont également une riche source d'information pour mieux connaître les SNe Ia et comment les standardiser. Je les confronte pour cela avec divers modèles de formations de SNe Ia afin de déterminer les zones ou paramètres discriminants qui permettraient d'améliorer les modèles pour reproduire les observations et la variabilité des SNe Ia.

Titre traduit

Spectroscopy of type Ia supernovae experiments supernova legacy survey and nearby supernova factory for cosmology

Résumé

Type Ia supernovae (SNe Ia) are a powerful tool in cosmology today to study the acceleration of the universal expansion. Using as standardisable candles, they allow us to constrain the dark energy equation of state via a Hubble diagram. The spectroscopy is essential to build this diagram, on the one hand to secure the type of SNe Ia and estimate the redhsift, and on the other hand for a better knowledge of their physical properties to reduce the systematic uncertainties which limit the use of SNe Ia for cosmological works. In this context, I build a new sample of SN Ia spectra measured by the Very Large Telescope (VLT) for the SuperNova Legacy Survey (SNLS) experiment. These SN Ia data complete the existing sample to constitute the final VLT spectroscopic dataset of the SNLS. In addition to the inclusion in the Hubble diagram for cosmological analysis, this spectroscopic sample can be used to test if SNe Ia properties evolve with the redshift. I investigate this fundamental question for cosmology using the new VLT spectra sample of distant SNe Ia and the nearby object of the Nearby SuperNova Factory (SNF) experiment. These two samples are also a rich source of physical information for a better knowledge of SNe Ia and a better standardisation. For this purpose, I compare these data with various SNe Ia formation models to identify discriminant spectral area or parameters in order to constrain and improve the models to reproduce the observations and the SNe Ia variability.