Étude cosmologique de la structure à grande échelle dans le sondage spectroscopique eBOSS

Cosmological analysis of the large-scale structure in the eBOSS spectroscopic survey

• Auteur / Autrice : Romain Paviot
• Direction : Stéphanie Escoffier, Sylvain de La Torre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences de la matière. Astrophysique et cosmologie
• Date : Soutenance le 15/11/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et sciences de la matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM) - Centre de physique des particules de Marseille (CPPM)
• Partenaire(s) de recherche : centre de recherche : Centre national de la Recherche scientifique (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Guilaine Lagache
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sandrine Codis-Decara
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Luigi Guzzo, Alain Blanchard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Grand redshift

Spectroscopie astronomique

Oscillations baryoniques acoustiques

Structure à grande échelle (astronomie)

Galaxies

Astrophysique

Mots clés libres

Structure à grande échelle

Sondage spectroscopique de galaxies

Distorsions dans l'espace des décalages spectraux

Oscillations acoustiques baryoniques

Croissance des structures

Large-scale structure

Galaxy spectroscopic survey

Redshift-Space distortions

Baryon acoustic oscillations

Growth of structure

Résumé

L'étude de la distribution à grande échelle des galaxies fournit des informations uniques sur la nature et les constituants de l'Univers. Les sondages spectroscopiques de galaxies cartographient cette distribution tridimensionnelle dans l'espace des décalages spectraux, distribution qui est déformée en raison des vitesses particulières des galaxies. Ces déformations apparentes, appelées distorsions dans l'espace des décalages spectraux (RSD), nous permettent de sonder la croissance de la structure cosmique au fil du temps et de poser des contraintes sur la nature de la gravité. En outre, les ondes acoustiques qui se sont propagées dans le fluide primordial avant le découplage matière-rayonnement, impriment une échelle caractéristique de 150 Mpc dans la distribution spatiale de la matière : les oscillations acoustiques baryoniques (BAO). Cette thèse est dédiée à l'étude cosmologique des RSD et BAO à partir de la fonction de corrélation à deux points de plus de 300 000 galaxies rouges et lumineuses observées par le sondage eBOSS du sloan digital sky survey. La validation du modèle théorique, ainsi que l'estimation des corrections des systématiques observationnelles, ont été réalisées à l'aide de simulations très réalistes du sondage. Enfin, je présente les contraintes cosmologiques obtenues à partir des BAO et RSD sur l'échantillon de galaxies rouges et en combinaison avec les autres échantillons, ainsi que les implications sur le modèle cosmologique. Ce manuscrit se termine par une discussion sur les défis et perspectives des sondages de prochaine génération tels que DESI

The study of the large-scale distribution of galaxies provides unique information about the nature and constituents of the Universe. Spectroscopic surveys of galaxies map this three-dimensional distribution in redshift space, which is distorted due to the peculiar velocity of galaxies. These apparent distortions, called redshift-space distortions (RSD), allow us to probe the growth of cosmic structure over time and to place constraints on the nature of gravity. In addition, the acoustic waves that propagated in the primordial fluid prior to the matter-radiation decoupling imprint a characteristic scale of 150 Mpc in the spatial distribution of matter: baryonic acoustic oscillations (BAO). This characteristic scale can be measured in the distribution of galaxies to provide information about the expansion rate history of the Universe. This thesis is dedicated to the cosmological study of RSD and BAO from the two-point correlation function of more than 300,000 luminous red galaxies observed by the eBOSS survey, part of the sloan digital sky survey. The validation of the theoretical model, as well as the estimation of observational systematic errors corrections, were performed using realistic survey simulations. I have developed an alternative approach to the standard two-point statistics, where the angular modes are cancelled. I present the cosmological constraints obtained from the BAO and RSD analysis of the sample of red luminous galaxies and in combination with the other samples, as well as the implications on the cosmological model. The manuscript concludes with a discussion of the challenges and prospects for next generation surveys such as DESI