La mesure de la polarisation avec Planck HFI : calibration, effets systématiques et sources compactes

• Auteur / Autrice : Loïc Maurin
• Direction : Cyrille Rosset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : [Champs, particules, matières]
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cosmologie

Polarisation (physique nucléaire)

Fond diffus cosmologique

Résumé

L'étude des anisotropies de température du rayonnement fossile durant les vingt dernières années a permis d'assoir notre modèle standard cosmologique, et de contraindre fortement ses paramètres. En dépit de la robustesse du modèle proposé, de nombreuses questions persistent, et la mesure de la polarisation de ce rayonnement pourrait permettre de répondre à certaines de ces questions. En particulier, une détection des modes B de polarisation permettrait de sonder la phase d'inflation qui se serait produite dans l'univers primordial. Mesurer la polarisation du fond diffus cosmologique est l'un des objectifs de la mission spatiale européenne Planck. En raison de l'échelle d'amplitude relative du signal en température, modes E et modes B de polarisation, cette mesure requiert un contrôle drastique des effets systématiques liés à l'instrument. Cette thèse présente mon travail sur la calibration et l'étude des effets systématiques affectant la mesure de polarisation pour l'instrument Planck HFI, ainsi que l'étude de sources compactes. Une nouvelle méthode de photométrie des sources, basée sur les données temporelles plutôt que sur les cartes, est proposée et utilisée pour étudier la polarisation et les variations temporelles de sources astrophysiques observées par Planck (en particulier la nébuleuse du Crabe). Cette étude de sources compactes a aussi permis de tester la calibration de l'instrument et d'étudier certains effets systématiques (forme des lobes, bandes passantes des détecteurs, fonction de transfert des bolomètres. . . ) pouvant affecter cette calibration. Enfin, une méthode pour la calibration polarisée est proposée et testée sur des simulations.

During the last couple of decades, studying the cosmic microwave background (CMB) temperature ani has been the most powerful probe to establish our current standard cosmological model and to constraint its parameters. In spite of the impressive agreement between the model and a large variety of observation: there are still some remaining issues that polarization measurement of the CMB could help disentangle. In particular primordial B-modes of polarisation are widely considered as being a « smoking gun » of the hypothetical period of inflation, and detecting them is one of the most important goal in cosmology for the next few years. The measurement of CMB polarisation is one of Planck's ESA mission goals. Measuring polarisation is challenging though; the relative amplitudes of the signals in temperature and polarisation require a strict control of systematic effects. This thesis present my work on calibration and characterization of the systematic effects for the Planck HFI instrument, as well as a study of compact sources. I propose a new method to extract compact sources photometry, based on time domain analysis instead of maps, and apply it to study polarisation and time variability of astrophysical sources seen by Planck; a particular attention is dedicated to the Crab nebula. This analysis is also used to test the HFI calibration and study various systematic effects, such as beam shapes or bandpass effects, that can affect this calibration. A method to calibrate the polarisation parameters of HFI detectors (polarization efficienciescand orientations in the focal plane) is also proposed and tested on simulations.