Réalisation de cartes à haute fidélité de la polarisation du fond diffus cosmologique à partir des deux premières saisons de l'expérience POLARBEAR ainsi que leur exploitation statistique

High fidelity maps of the CMB polarization from the first two campaigns of the POLARBEAR experiment and their statistical exploitation

• Auteur / Autrice : Davide Poletti
• Direction : Radek Stompor
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Physique de l'Univers
• Date : Soutenance le 18/10/2016
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : AstroParticule et Cosmologie (Paris ; 2005-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Stavros Katsanevas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Radek Stompor, Stavros Katsanevas, Davide Maino, Juan-Francisco Macias-Pérez, Olivier Perdereau, Nabila Aghanim
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Davide Maino, Juan-Francisco Macias-Pérez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cartographie -- Informatique

Analyse des données

Polarisation (physique nucléaire)

Cartes

Fond diffus cosmologique

Cosmologie

Mots clés libres

POLARBEAR

Résumé

Cette thèse s'intéresse au problème de la production des cartes du fond diffus cosmologique (CMB) en présence du filtrage. Les observations du CMB ont constamment affiné notre compréhension de l'univers au cours des dernières décennies. La caractérisation de la composante rotationnelle de sa polarisation, les modes-B, devrait apporter des informations précieuses sur l'univers primordial et récent, ainsi que sur la physique fondamentale.Afin d'extraire ces contraintes uniques à partir du faible signal des modes B, la qualité et la taillé des données des expériences CMB ont invariablement augmenté. Leur traitement pose de sérieuses difficultés. La reconstruction de la carte du ciel observée réduit par plusieurs ordres de grandeur le volume des données, tout en essayant de préserver l'information cosmologique. Dans ce processus, les données brutes sont généralement filtrées afin d'éliminer les signaux parasites d'origines instrumentales ou astrophysiques. Cette thèse illustre le formalisme permettant d'effectuer des opérations générales de filtrage et de les incorporer dans la procédure de cartographie. Les conditions réalistes dans lesquelles cette estimation non biaisée du ciel peut réussir sont également étudiées, à la fois de manière général et dans le contexte spécifique des expériences au sol. Ce nouveau formalisme a été implémenté dans un code, extrêmement parallélisé, pour la production des cartes. Il est capable de reconstruire le ciel observé de manière fidèle et de caractériser ses propriétés statistiques. La méthodologie et l'outil sont ensuite appliqués à la première et deuxième saison de POLARBEAR, une des expériences de premier plan dans la chasse aux modes-B

This thesis concerns the cosmic microwave background (CMB) map-making problem in the presence of filtering. The observations of the CMB kept refining our understanding of the universe over the past decades. The characterisation of its curl-like polarisation pattern - the so-called B-modes - is expected to convey invaluable information on both the primordial and the late universe as well as on fundamental physics.In order to extract these unique constraints from the faint B-mode signal, the quality and the size of CMB datasets have been constantly increasing, posing serious challenges for data analysis. The reconstruction of the map of the observed sky compresses by many orders of magnitude the data volume, white striving for preserving ail the cosmological information. In this process, the raw data are typically filtered in order to remove unwanted signais of instrumental or astrophysical origins. This thesis illustrates the formalism for performing general filtering operations and for incorporating them in the map-making procedure. The realistic circumstances under which this unbiased estimation of the sky signal can succeed are also investigated, both in general and in the specific context of ground-based experiments. This new formalism has been innplemented in a massively parallel map-making code, capable of producing high fidelity renditions of the sky as well as their detailed statistical characterisation. The methodology and the tool are then applied to the analysis of the first and second season data POLARBEAR, one of the leading experiments in the B-modes quest