Cosmologie des amas de galaxies à l'ère d'Euclid

Galaxy clusters cosmology in the era of Euclid

• Auteur / Autrice : Emmanuel Artis
• Direction : Jean-Baptiste Melin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Astroparticules et cosmologie
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2017
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, hadrons, énergie et noyau : instrumentation, imagerie, cosmos et simulation (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : DSM-Institut de Recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (Irfu)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Amas de galaxies

Grandes structures de l'univers

Cosmologie

Euclid

Clusters of galaxies

Large-scale structures of the universe

Cosmology

Euclid

Résumé

Euclid est un satellite de l’agence spatiale européenne dont le lancement est prévu en 2020. Outre l’observation de l’effet de lentille gravitationnelle (weak lensing WL) et des corrélations spatiales des galaxies (oscillations acoustiques des baryons BAO et redshift-space distortions RSD), Euclid détectera environ 100000 amas de galaxies (Clusters of Galaxies CG) entre redshift z=0 et z=2. Ces amas permettront de mesurer les paramètres cosmologiques indépendamment du WL, des BAO et des RSD. La collaboration Euclid développe actuellement des outils d’extraction d’amas de galaxies sur simulations et compare leurs performances. L’objectif de cette thèse est de mettre au point l’étage supérieur qui permet de déduire la mesure des paramètres cosmologiques à partir du catalogue d’amas d’Euclid. Cet étage est appelé fonction de vraisemblance (likelihood). Elle est au cœur de l’analyse cosmologique avec les amas. Elle demande une compréhension fine de la fonction de sélection du catalogue (proportion d’amas détectés sur le ciel par rapport au nombre total d’amas) et du lien entre la quantité observée par Euclid (nombre de galaxies dans chaque amas) et la quantité liée aux modèles théoriques (la masse). L’Irfu/SPP a développé une expertise sur la fonction de vraisemblance du catalogue d’amas du satellite Planck. Le travail proposé consiste à construire la fonction de vraisemblance Euclid en partant des acquis de Planck. Il faudra, dans un premier temps, adapter l’outil aux catalogues optiques puis, dans un second temps, le refondre pour dépasser les limites formelles actuelles. L’outil devra être capable d’ajuster à la fois paramètres cosmologiques et paramètres de nuisance liés à la physique des amas, qui étaient découplés pour l’analyse Planck.

Euclid is a satellite mission of the European Space Agency with a launch scheduled in 2020. It is designed to observe weak lensing (WL) and galaxy clustering (baryonic acoustic oscillations BAO and redshift-space distortions RSD) but it is also expected to detect about 100,000 clusters of galaxies (CG) between redshift z=0 and z=2. These clusters will provide measurements of cosmological parameters independently of WL, BAO or RSD. The Euclid collaboration currently develops cluster extraction tools on simulated data and compares their performances. The goal of this thesis is to design and code the higher-level block of the analysis, which will provide the measurements of the cosmological parameters from the Euclid cluster catalogue. This specific tool is called likelihood. It is located at the heart of the cluster cosmological analysis. It requires a subtle handling of the completeness of the catalogue (fraction of detected clusters on the sky) and of the link between the quantity observed by Euclid (number of galaxies in each cluster) and the quantity included in theoretical models (the mass). Irfu/SPP has developed an expertise on the likelihood function of the cluster catalogue extracted from the Planck satellite data. The work will consist in building the Euclid cluster likelihood using the Planck expertise. In a first step, the Planck likelihood will be adapted to deal with optical catalogues. Then, in a second step, re-designing the tool will be required to overcome the current limitations. The tool will have to adjust jointly cosmological parameters and cluster physical (nuisance) parameters, which were decoupled in the Planck analysis.