Méthode jackknife pour le calcul de covariance dans le cadre des grands sondages de galaxies

Stage numéro : M1-1920-RE-03
Laboratoire :Centre de Physique des Particules de Marseille Case 902
 163 avenue de Luminy - 13288 Marseille Cedex 9
Directeur :Cristinel Diaconu - 04.91.82.72.01 - diaconu@cppm.in2p3.fr
Correspondant :William Gillard - 04.91.82.72.67 - gillard@cppm.in2p3.fr
Groupe d'accueil :Renoir
Chef de groupe :Dominique Fouchez - 04.91.82.72.49 - fouchez@cppm.in2p3.fr
Responsable de stage :Stéphanie ESCOFFIER - 04 91 82 76 64 - escoffier@cppm.in2p3.fr

Thématique : Cosmologie observationnelle

L'accélération de l’expansion de l’Univers, mise en évidence en 1999 et qui a valu à ses découvreurs le prix Nobel en 2011, est un des plus grands mystères de la physique contemporaine, puisqu'elle s'interprète comme due à une énergie noire qui représente près de 70 % du contenu énergie-matière de l'Univers. Comprendre sa nature est un des grands défis de la cosmologie moderne.

Les outils les plus prometteurs pour contraindre et comprendre la nature de l'énergie noire sont basés sur l'observation des grandes structures de l'Univers. Les outils statistiques comme la fonction de corrélation à deux points ou le spectre de puissance sont utilisés pour caractériser les propriétés de regroupement des galaxies, et ainsi permettre d'extraire des informations cosmologiques comme le paramètre d'expansion de l'Univers, les densités de matière noire et d'énergie noire ou encore la masse des neutrinos.

Ces mesures sont faites à partir d’un catalogue de galaxies observées, mais le calcul d'erreur associé, la matrice de covariance, nécessite des centaines voire des milliers de catalogues simulés de galaxies pour pouvoir atteindre une précision au pourcent. Le temps de génération de ces catalogues est très long, même sur les fermes de calcul les plus performantes. Or la méthode dite jackknife, qui consiste en un découpage et un réassemblage d’un catalogue, permet d'extraire une matrice de covariance par la génération rapide de plusieurs centaines de pseudo-catalogues.

Le sujet du stage consiste à utiliser la méthode jackknife pour calculer une matrice de covariance à partir des simulations de catalogues de galaxies DEMNUni réalisés dans le contexte de la mission Euclid, et d’étudier l'impact de cette approche en termes de précisions sur l'extraction des paramètres cosmologiques, en particulier sur la masse des neutrinos. Euclid est la future mission spatiale européenne dédiée à l'étude de l'énergie noire qui sera lancée en 2022 pour une durée de 6 ans.

Référence :

• DEMNUni: The clustering of large-scale structures in the presence of massive neutrinos, Castorina et al., JCAP 07 (2015) 043.

• Jackknife resampling technique on mocks: an alternative method for covariance matrix estimation, S. Escoffier et al., arXiv:1606.00233