Ecole Doctorale

Physique et Sciences de la Matière

Spécialité

PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : ASTROPHYSIQUE ET COSMOLOGIE

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

cosmologie,oscillations acoustiques des baryons,lentille gravitationnelle,distance angulaire,

Keywords

cosmology,baryon acoustic oscillations,gravitational lensing,angular distance,

Titre de thèse

Caractérisation du taux de croissance des structures à partir du sondage spectroscopique eBOSS
Characterization of the growth of cosmic structures based on the eBOSS spectroscopic survey

Date

Lundi 15 Novembre 2021 à 14:00

Adresse

laboratoire d'astrophysique de marseille 38 Rue Frédéric Joliot Curie, 13013 Marseille Amphi lam

Jury

Directeur de these Mme Stéphanie ESCOFFIER Aix Marseille Université
Rapporteur M. Alain BLANCHARD Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie
Rapporteur M. Luigi GUZZO Université de Milan
Examinateur Mme Sandrine CODIS CEA
Examinateur Mme Guilaine LAGACHE LAM
CoDirecteur de these M. Sylvain DE LA TORRE LAM

Résumé de la thèse

L'étude de la distribution à grande échelle des galaxies fournit des informations uniques sur l'évolution de l'Univers. Les études spectroscopiques des galaxies cartographient la distribution 3D des galaxies dans l'espace du décalage vers le rouge, qui est déformé en raison des vitesses particulières des galaxies, un effet appelé distorsions de l'espace du décalage vers le rouge (RSD). Ces distorsions nous permettent de sonder la croissance des structures cosmiques au fil du temps, ce qui impose des contraintes sur la nature de la gravité. En outre, les ondes acoustiques qui se sont propagées dans le fluide primordial photon-baryon impriment une échelle caractéristique de 150 mégaparsecs dans la distribution de la matière, les oscillations acoustiques baryoniques. Cette règle caractéristique peut être mesurée dans la distribution des galaxies pour fournir des informations sur l'histoire du taux d'expansion. Cette thèse est dédiée à l'étude de RSD et BAO dans la fonction de corrélation à deux points (2PCF) de 337 440 galaxies rouges lumineuses observées par la collaboration BOSS et eBOSS de SDSS. Les principales systématiques observationnelles de cet échantillon proviennent des fluctuations de la densité de nombre de galaxies observées avec la qualité de l'échantillon photométrique utilisé pour le ciblage des galaxies. La validation du modèle théorique, ainsi que l'estimation et la correction des systématiques observationnelles, ont été réalisées à l'aide de simulations réalistes. Nous avons également réintroduit une approche alternative à la statistique standard à 2 point, où les modes angulaires sont annulés. Cette statistique est donc exempte de contamination dans le plan angulaire, mais au prix d'une perte d'information qui doit être soigneusement modélisée. Cette approche a été utilisée, avec un modèle approximatif, dans l'analyse des galaxies à raies d'émission d'eBOSS, pour atténuer les fluctuations résiduelles des densités de cibles. Nous présentons dans ce manuscrit un modèle plus précis de cette statistique, dont la validation a été testée sur des simulations. Les contraintes BAO et RSD dérivées de l'échantillon eBOSS LRG sont combinées avec les mesures d'autres échantillons SDSS, et les implications cosmologiques sont présentées. Ce manuscrit se termine par un récapitulatif de des systématiques théoriques et observationnelles, parmi les défis et les perspectives que l'instrument DESI mettra en perspective.

Thesis resume

The study of the large scale distribution of galaxies provides unique information about the evolution of the Universe. Spectroscopic galaxy surveys map the 3D distribution of galaxies in redshift space, which is distorted due to the peculiar velocities of galaxies, a effect called redshift space distortions (RSD). These distortions allow us to probe the growth of cosmic structures over time, putting constraints on the nature of gravity. Additionally, acoustic waves that propagated in the primordial photon-baryon fluid imprint a characteristic scale of 150 megaparsecs in the distribution of matter, the so-called baryon acoustic oscillations. This standard ruler can be measured in the distribution of galaxies to provide information on the expansion rate history. This thesis is dedicated to the study of RSD and BAO in the two point correlation function (2PCF) of 337,440 luminous red galaxies observed by the BOSS and eBOSS collaboration of SDSS. The main observational systematics of this sample came from fluctuations in the observed number density of galaxies with quality of the photometric sample used for targeting galaxies. The validation of the theoretical model, and the estimation and correction of observational systematics, was performed with the help of realistic simulations. We also re-introduced an alternative approach to the standard 2pt statistics, where angular modes are nulled. This statistic is therefore free from contamination in the angular plane, but at the cost of loosing information that has to be carefully modelled. This approach was used, with a approximate model, in the eBOSS ELG 2PCF analysis to mitigate for residual fluctuations in target densities. We present in this manuscript a more accurate model of this statistic, which validation have been tested on mocks. The BAO and RSD constraints derived with the eBOSS LRG sample are combined with the measurements of other SDSS samples, and cosmological implications are presented. This manuscript thesis end with a recap of observational and theoretical systematics, among with the challenges that the DESI instrument will put in perspective.