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Doctorat (H/F) : analyses jointes du rayonnement de fond cosmologique et des relevés de galaxies.

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : vendredi 25 juin 2021

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Informations générales

Référence : UMR7095-KARBEN-001
Lieu de travail : PARIS 14
Date de publication : vendredi 4 juin 2021
Nom du responsable scientifique : Karim Benabed
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

L'observation par différentes sondes cosmologiques d'une accélération récente de l'univers pose de nombreuses questions. Quelle est la cause de cette acceleration ? Comment étendre le modèle standard de la physique des particules et le modèle cosmologique pour expliquer cette acceleration ? Pour répondre à ces questions, a été postulé l'existence d'une énergie sombre, répulsive, dont l'action cause l'acceleration de l'expansion. De nombreux modèles, plus ou moins validés du point de vue de la physique des particules, proposent de décrire cette énergie sombre et ses propriétés. Pour guider cette recherche, il est indispensable d'acquérir plus d'information sur l'évolution de l'expansion au cours de l'histoire de l'univers afin de contraindre les propriétés des différents modèles d'énergie sombre.

Une des sondes puissante de l'expansion consiste en l'observation de la structuration des grandes structures au cours du temps. Au grandes échelles, il est possible de décrire comment la matière s'organise dans l'univers sous l'action de la gravité et de l'expansion et d'en déduire une histoire de l'accélération de celle-ci. Pour ce faire, des programmes d'observations dédiés ont été conçu, comme le relevé DES, et surtout l'observatoire spatial Euclid et l'observatoire au sol Rubin, dont les objectifs principaux consistent en la réalisation de relevé géants de galaxies afin de mesurer la structuration de la matière aux grandes échelles, soit à travers la vision biaisée que leurs positions en donnent, soit en utilisant les déformations cohérentes engendrées par les effets de lentilles gravitationnelles des grandes structures en avant plan. D'autres sondes de la distribution de matière dans l'univers, comme les effets de lentilles sur le rayonnement de fond cosmologique ou l'effet Sunyaev Zel'dovitch permettent de completer cette vision de l'acceleration de l'univers.

Le projet se propose de mettre en place une co-analyse multi-sondes des données du rayonnement de fond cosmologique (essentiellement effets de lentille et effet Sunyaev Zel'dovich thermique ou tSZ) et des catalogues de galaxies (effets de lentille, distribution). Cette co-analyse sera menée sur la base de l'ensemble des correlations à 2 points qui contiennent une large part de l'information cosmologique. Co-analyser ces données permet de sonder l'evolution des grandes structures de l'Univers à différentes époques et d'être ainsi sensible à l'évolution de l'expansion de l'Univers et donc des propriétés de l'énergie sombre. Cette co-analyse permet aussi d'être moins sensible aux systématiques instrumentales ou astrophysiques de chacune des sondes.

L'état de l'art dans le domaine consiste en des analyses croisées des catalogues de galaxies (on parle d'analyse 3x2pt). Les extensions prévues à court et moyen terme proposent d'y ajouter des informations sur l'effet de lentille sur le rayonnement de fond cosmologique (on parle alors de 6x2pt).
Ce projet propose d'y ajouter les effets tSZ (10x2pt). Non seulement cet ajout augmentera le pouvoir de contrainte de la mesure, mais il devrait aussi permettre de s'attaquer à une des systématiques astrophysiques qui devrait limiter les analyses en deçà de ce que la précision des prochains relevés (Euclid, Rubin pour les galaxies, SPT, SO et CMB-S4 pour le CMB) permettent d'espérer. En effet, à ces niveaux de précision, il n'est plus possible de ne considérer que la dynamique gravitationnelle pour modéliser la distribution des galaxies, et il est indispensable de prendre en compte les effets dit « baryoniques ». L'ajout des données tSZ et d'un modèle les décrivant permettra de calibrer ces effets. Ce modèle sera construit sur la base des connaissances actuelles et de l'exploitation des simulations massives hydrodynamiques qui incluent ces effets de physique sous-grille.

Contexte de travail

Ce projet sera développé au sein d'une nouvelle collaboration entre le directeur de thèse à l'Institut d'astrophysique de Paris, et Elisabeth Krause à UArizona. L'équipe UArizona est à la point de la recherche en matière de mise en place d'analyse 3x2pt (au sein du projet DES), et en bonne voie pour mettre en place des analyse 6x2pt. Le projet est financé par une bourse spécifique du CNRS dans le cadre de la mise en place d'un nouvel institut conjoint : le France-Arizona Institute for Global Grand Challenges.

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