Une nouvelle approche Monte Carlo pour l'analyse des grandes structures comologiques

A new Monte Carlo approach for galaxy clustering analysis

• Auteur / Autrice : Philippe Baratta
• Direction : Anne Ealet, Julien Bel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique et Cosmologie
• Date : Soutenance le 15/01/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de physique théorique (CPT) (Marseille ; Toulon) - Centre de physique des particules de Marseille (CPPM)
• Jury : Président / Présidente : Cristinel Diaconu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valeria Pettorino, Christian Marinoni, Jean-Paul Kneib
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sandrine Codis-Decara, Alain Blanchard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse de covariance

Monte-Carlo, Méthode de

Cosmologie quantique

Mots clés libres

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Résumé

Avec l’émergence des futurs grands relevés de Galaxies tels qu’Euclid ou LSST qui répondront aux besoins statistiques et de précision requis aux tests cosmologiques, le développement d’outils d’analyse est tout aussi sollicité. Cependant, ces derniers se heurtent parfois à des insuffisances théoriques. Tester de façon rigoureuse un modèle cosmologique nécessite de prédire les erreurs théoriques associées aux la mesures. De telles matrices de covariance s’avèrent difficiles à prédire. Nombreuse solutions alternatives ont étés proposées dans la littérature, comme troquer la prédiction à l’estimation, via un processus Monte Carlo de simulation d’observables. Voila donc posé l’objectif de cette thèse: proposer un outil de simulation Monte Carlo de galaxies permettant l’estimation précise de covariances. En particulier je m’intéresse à l’adaptation de la méthode au spectre de puissance des galaxies.L’originalité de la méthode est qu’elle permet de simuler des catalogues d'objets caractérisées par un spectre de puissance et une fonction de probabilité arbitraires. Après validation du processus en espace comobile via la comparaison des statistiques produites avec des résultats externes de simulations à N-corps, je propose une méthode d’assignation des vitesses particulières aux galaxies.Simulant avec succès en espace des redshifts les distorsions induites par les vitesses sur le spectre de puissance pour toutes les échelles, la validation est étendue aux matrices de covariances. Enfin, je termine l’étude par une application directe de la méthode dans l’espace des harmoniques sphériques.

With the emergence of future large Galaxy surveys such as Euclid or LSST, which will meet the statistical and precision requirements for cosmological tests, the development of analysis tools is also requested. However, these tools sometimes encounter theoretical deficiencies. Rigorous testing of a cosmological model requires the prediction of the theoretical errors associated with the measurement of the used probe. Such covariance matrices are difficult to predict, whether in a standard context or not.Numerous alternative approaches have been proposed in literature, such as swapping prediction for estimation, via a Monte Carlo simulation process of observables. In the same way, the objective of this thesis is to propose a Monte Carlo simulation tool for galaxy catalogues which allows the estimation of covariances in an accurate way (adapted to an arbitrary cosmology). In particular, I am interested in the adaptation of the method to a strategic observable, the power spectrum.The originality of the method is that it allows to simulate galaxy catalogues characterized by an arbitrary power spectrum and probability density function. After the validation of the process in comobile space via the comparison of the statistics produced with external results of N-body simulations, I then propose a method for peculiar velocity assignation to galaxies.Successfully simulating in redshift-space the distortions induced by the velocities on the power spectrum in linear and non-linear regimes, the validation is extended to the produced covariance matrices. Finally, I conclude the study with a direct application of the method in spherical harmonic space.