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Préparation de l’analyse du cisaillement gravitationnel dans LSST à l’aide des données du télescope Subaru

Titre : Préparation de l’analyse du cisaillement gravitationnel dans LSST à l’aide des données du télescope Subaru

Directeur de thèse : Pierre Astier

Equipe : Cosmologie et Énergie Noire ; groupe LSST/Subaru

Description :

Le cisaillement gravitationnel permet d’observer les contrastes de masse dans l’univers, et l’évolution de ces contrastes avec le temps cosmique. C’est une sonde sensible à la fois à l’évolution du taux d’expansion de l’univers, et à la formation des structures. Cette sonde permet à la fois de contraindre les propriétés de l’énergie noire, mais aussi de tester la relativité générale aux plus grandes échelles.

LE futur relevé LSST au Rubin Observatory doit observer le ciel austral, pendant 10 ans, à partir de 2023. Ce télescope a été conçu pour observer le cisaillement gravitationnel et produire des contraintes cosmologiques d’une précision inégalée à l’aide de cette sonde. Le cisaillement gravitationnel fait face à de redoutables difficultés méthodologiques, en particulier mais pas seulement, instrumentales.

Aujourd’hui, les données les plus proches de ce que produira LSST sont celles du télescope Subaru. Le grand relevé en cours avec cet instrument fournira probablement les meilleures contraintes avant LSST (environ 2025). Notre projet est de réduire ces données avec des méthodes adaptées à LSST, en particulier de réduire les effets systématiques à un niveau acceptable pour LSST, et de produire les contraintes cosmologiques associées. Ainsi, le cisaillement gravitationnel pourra devenir la sonde cosmologique la plus sensible à la fois aux propriétés de l’énergie noire, mais aussi au taux de formation des structures.

L’équipe développe ses compétences en traitement d’images depuis deux décennies et est donc bien placée pour cette entreprise, et a déjà une bonne expérience du traitement des données Subaru. L’équipe développe aussi ses savoirs-faire dans le domaine des ajustements cosmologiques du cisaillement gravitationnel.

Sujet de stage de M2 : L’équipe de cosmologie du LPNHE propose d’étudier la reproductibilité des mesures de forme des galaxies, sur de vraies données, en exploitant les nombreuses images répétées acquises à l’aide du télescope Subaru pour mesurer des distances à des supernovae très lointaines. On se propose de caractériser les biais de mesure d’ellipticité comme fonction du niveau de bruit dans l’image, de la qualité d’image, et de comparer la dispersion des mesures à celle attendue du bruit de grenaille. Le but est de qualifier un estimateur de cisaillement gravitationnel sur de vraies données, et donc sans utiliser de simulations, qui en général souffrent d’hypothèses simplificatrices. Toutes les utilisations du cisaillement gravitationnel doivent passer par cette phase d’évaluation de biais, et nous proposons donc d’explorer une méthode alternative aux simulations d’image, en exploitant les nombreuses visites du même champ acquises, dans des conditions et des bandes variées, pour le relevé de supernovae lointaines sur le Subaru.

Stage : Un stage avant le début du doctorat est prévu.

Lieu de travail : LPNHE, Paris

Déplacements éventuels : États-Unis et Chili

Contacts :

Pierre Astier

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