Variabilités intrinsèques des supernovae de type Ia et leurs conséquences sur les paramètres cosmologiques

Intrinsic variabilities of type Ia supernovae and their consequences on cosmological parameters

• Auteur / Autrice : Nora Nicolas
• Direction : Mickaël Rigault, Yannick Copin, Mathew Smith
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cosmologie observationnelle
• Date : Soutenance le 30/09/2022
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (Lyon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon
• Jury : Président / Présidente : Nathalie Moncoffre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mickaël Rigault, Pierre Antilogus, Stéphanie Escoffier, Marc Betoule, Stéphane Perries
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pierre Antilogus, Stéphanie Escoffier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Décalage vers le rouge

Cosmologie

Astrophysique

Évolution

Supernovae

Mots clés libres

Cosmologie

Supernovae type Ia

Redshift

Evolution

Environnement

Dérive

Cosmology

Type Ia supernovae

Redshift

Drift

Environment

Résumé

La nature détaillée des SNe Ia reste incertaine, et à mesure que les statistiques des relevés augmentent, la question des incertitudes systématiques astrophysiques se pose, notamment celle de l'évolution des populations de SNe~Ia. Dans cette perspective, nous implémentons des tentatives d'amélioration de notre connaissance de la physique des SNe~Ia par le biais de l'étude de corrélations entre leurs propriétés et leur environnement. Nous avons montré l'existence d'un biais en lien avec la masse globale de la galaxie hôte d'une SN, et mis en évidence l'existence de sous-populations basées sur l'âge qui pourraient être plus pertinentes en tant que traceur de la différence des propriétés observées dans les SNe. Notre thèse s'appuie sur cette hypothèse et le lien établi par des études précédentes entre l'étirement des SNe et leur âge. Dans cette thèse, nous étudions la dépendance au redshift de l'étirement de courbe de lumière issu d'un ajustement par SALT2 de SNe Ia, qui est une propriété purement intrinsèque des SNe, afin de sonder sa dérive potentielle avec le redshift. Nous modélisons différentes dépendances et donnons les résultats de notre analyse : nous y verrons que la dérive astrophysique des propriétés des SNe~Ia est fortement favorisée et que les modèles de distribution sous-jacente d'étirements constants avec le redshift sont exclus comme étant de bonnes représentations des données par rapport à notre modèle de référence. L'impact de cette modélisation sur la détermination des paramètres cosmologiques a été étudiée par le biais de simulations numériques, et indiquent un biais jusqu'à 4% de la valeur de w si ces corrélations ne sont pas prises en compte.

The detailed nature of SNe Ia remains uncertain, and as survey statistics increase, the question of astrophysical systematic uncertainties arises, including that of the evolution of SNe~Ia populations. In this perspective, we implement attempts to improve our knowledge of the physics of SNe~Ia through the study of correlations between their properties and their environment. We have shown the existence of a bias related to the global mass of the host galaxy of a SN, and highlighted the existence of age-based subpopulations that could be more relevant as a tracer of the difference in properties observed in SNe. Our thesis builds on this hypothesis and the link established by previous studies between SNe stretching and age. In this thesis, we study the redshift dependence of the light curve stretch from a SALT2 fit of SNe Ia, which is a purely intrinsic property of SNe, to probe its potential drift with redshift. We model different dependencies and give the results of our analysis: we will see that the astrophysical drift of SNe~Ia properties is strongly favored and that the underlying distribution models of constant stretches with redshift are excluded as good representations of the data with respect to our reference model. The impact of this modeling on the determination of cosmological parameters has been studied through numerical simulations and indicates a bias of up to 4% in the value of w if these correlations are not taken into account.