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Renoir
Contraintes de l'énergie sombre avec l'effet ISW dans la mission Euclid
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Directeur de thèse :
Stéphanie Escoffier - 04 91 82 76 64 - escoffier@cppm.in2p3.fr
Description :

Les différentes observations de l'Univers indiquent depuis une vingtaine d'années que l'expansion de l'Univers s'accélère. Le modèle standard de la cosmologie, connu sous le nom de modèle LCDM, décrit l'Univers comme étant composé de 27% de matière noire et de 68% d'énergie noire. Comprendre la nature de ces deux composantes énergétiques reste l'un des plus grands défis de la physique contemporaine. Les relevés de galaxies de nouvelle génération, comme Euclid ou DESI, permettront de mesurer plusieurs dizaines de millions de spectres de galaxies dans la prochaine décennie et de resserrer les contraintes sur le modèle cosmologique, ou de sonder ses alternatives comme les modèles de gravité modifiée.


Les outils les plus prometteurs pour contraindre les propriétés de l'énergie noire et de la gravité sont basés sur l'observation de grandes structures dans l'Univers. La structure de l'Univers révèle également la présence de grandes régions sous-denses, entourées de filaments de matière. Ces vides cosmiques, qui occupent près de 80% du volume de l'Univers, contiennent très peu de matière, et constituent donc un laboratoire idéal pour tester des scénarios d'énergie noire.


Le sujet de la thèse est d'extraire le signal intégré de Sachs-Wolfe (ISW) par corrélation croisée des vides cosmiques avec le fond diffus cosmologique (CMB). En effet, l'évolution temporelle des potentiels gravitationnels imprime des anisotropies secondaires dans le CMB, en plus des anisotropies primordiales du CMB générées près de la dernière surface de diffusion. Ces anisotropies supplémentaires sont causées par les interactions gravitationnelles des photons du CMB avec la structure cosmique à grande échelle en expansion. Le signal ISW est difficile à mesurer car il est très faible par rapport aux photons primordiaux du CMB. Cependant, la signature de l'effet ISW peut être observée comme un signal non nul dans la corrélation croisée entre la distribution des traceurs d'avant-plan de la matière noire (tels que les galaxies) et la température du CMB, fournissant une sonde directe de l'expansion tardive de l'Univers.

Des travaux récents (Kovacs 2021) ont montré que l'amplitude du signal ISW présente un excès par rapport aux attentes du modèle standard LCDM, au niveau 3 sigma, en particulier lorsque l'étude est appliquée à des superstructures telles que les supervoïdes.


Le projet de thèse se concentre sur l'effet ISW et la corrélation croisée entre le CMB et les vides cosmiques. Le travail de l'étudiant consistera à construire les catalogues de vides à partir des catalogues de galaxies, à développer des estimateurs et des likelihood associés à l'effet ISW et à quantifier l'impact de l'effet ISW sur les paramètres d'énergie noire et de gravité modifiée.


Le CPPM est impliqué dans les deux projets DESI et Euclid, tous deux dédiés à la mesure des paramètres cosmologiques pour contraindre l'énergie sombre et tester les modèles de gravité modifiée. DESI est un relevé de galaxies qui a débuté en 2021 pour 6 ans et qui observera près de 40 millions de spectres de galaxies jusqu'à un redshift de 3,5. La mission Euclid a été sélectionnée par l'Agence spatiale européenne (ESA) en 2011 et sera lancée en 2022 pour sonder l'Univers sur une période de 6 ans. Ces données révolutionneront notre capacité à cartographier l'Univers et à mieux comprendre la nature de l'énergie noire ou à mettre en défaut la relativité générale (GR) d'Einstein.


Mots clefs :
Cosmologie observationnelle
Code :
Doctorat-2225-RE-01