Développement instrumental pour la mesure des distorsions spectrales du fond diffus cosmologique.

Instrument development for CMB spectral distortions measurement concept.

• Auteur / Autrice : Morgane Loquet le gall
• Direction : Bruno Maffei
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : Astronomie et Astrophysique d'Ile de France
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Astrophysique Spatiale
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Cosmologie et Extragalactique
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Effets systématiques

Fond diffus cosmologique

Spectrométrie

Instrumentation

Optique et détection millimétrique

Cosmic Microwave Background

Systematics

Spectrometry

Instrumentation

Millimetre optics and detection

Résumé

La mesure des distorsions spectrale du fond diffus cosmologique (CMB – Cosmic Microwave Background) est devenue récemment une des plus grandes priorités pour la communauté travaillant sur la Cosmologie. Par exemple cette thématique a été sélectionnée par l'Agence Européenne pour l'Espace comme une des trois priorités dans le cadre du programme Voyage 2050. Une future mission spatiale dédiée pourrait avoir lieu à l'horizon 2040 – 2050, mais l'étude de son concept instrumental et des technologies associées doit commencer dès que possible, étant donné que leur maturité reste assez limitée jusqu'à maintenant. Un projet de ballon stratosphérique appelé BISOU (Balloon Interferometer for Spectral Observations of the Universe), jouant le rôle de précurseur, entre dans une phase d'étude A (CNES) sous la direction de l'équipe Cosmologie de l'IAS. En parallèle, afin de compléter cette phase A, le financement du développement d'un BreadBoard du concept instrumental de BISOU (prototype simplifié opérant à très basse température) a été récemment alloué par la région Ile de France et le CNES. L'étudiant.e en thèse contribuera au développement et à l'étude de ce BreadBoard afin de consolider le concept de BISOU. Ces travaux incluront l'AIV du BreadBoard ainsi que la caractérisation et l'analyse de ses performances, suivi de l'étude de ses effets systématiques. Ces travaux seront ensuite appliqués au projet BISOU qui, si sélectionné, aura un premier vol en 2029. De façon similaire, ces travaux formeront l'étude de base pour une future mission spatiale à plus long terme. L'étudiant.e sera localisé à l'IAS mais effectuera son travail au sein d'une collaboration internationale.

The measurement of the CMB spectral distortions has become one of the hot topics in the Cosmology community, as was also pointed out in the latest priorities of ESA and CNES for instance. A future dedicated space mission might take place in the horizon 2040 – 2050, but the study of the instrument concept and the specific technologies needs to start as soon as possible, as their maturity remains rather limited. A balloon-borne pathfinder called BISOU (Balloon Interferometer for Spectral Observations of the Universe) is entering a CNES Phase A study under the lead of the IAS Cosmology group. Moreover, to support this Phase A, a cryogenic BreadBoard of the present instrument concept is being developed thanks to a recent funding from Région Ile de France and CNES. The PhD student will contribute to the development and the study of this BreadBoard in order to consolidate the BISOU design. This work will include the Assembly, Integration and Verification of the BreadBoard, followed by the characterisation of its performance and the analysis of the instrument systematics. This work will then be transposed to the BISOU project which, if selected, will have a first flight in 2029. Similarly, this work will also form the base study for a longer-term future space mission. The student will be based at the IAS but be part of an international collaboration.