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Accueil du site > Cosmologie et Energie Noire > eBOSS/DESI

eBOSS/DESI

par Julien Bolmont - 19 décembre 2017

Les ondes acoustiques de plasma qui se propagent dans l’univers primordial (les oscillations acoustiques de baryons - BAO) sont gelées à la recombinaison, lorsque matière et rayonnement découplent. Elles laissent alors une empreinte, à une échelle caractéristique correspondant à l’horizon du son, dans le spectre de puissance angulaire des fluctuations du fond diffus cosmologique (CMB). Cette échelle co-mobile, qui peut être prédite précisément à partir du contenu en densité d’énergie de l’Univers primordial, est aussi observée dans les catalogues en redshift des galaxies et des forêts Ly-alpha des quasars (les décréments de flux observés dans les spectres de quasars aux longueurs d’onde plus courtes que Ly-alpha dus aux absorptions par des nuages d’hydrogène neutre dans la ligne de visée), qui tracent le champ de densité de matière à des époques plus récentes que le CMB. Cette échelle est une mesure de la distance angulaire aux redshifts des traceurs du champ de densité. La même mesure dans la ligne de visée donne le taux d’expansion de l’Univers aux redshifts des sources considérées. Ces mesures combinées permettent de contraindre l’histoire de l’expansion et d’estimer le paramètre d’état de l’énergie sombre w. Un des grands avantages de cette sonde est qu’elle présente les plus faibles incertitudes systématiques de toutes les sondes de l’énergie noire.

Le Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), et maintenant son successeur eBOSS (2014 - 2020), ont pavé la voie des relevés BAO, démontrant le potentiel de cette sonde, avec des mesures de l’échelle BAO à 1% près aujourd’hui. Les contraintes apportées à z>2 par les forêts Ly-alpha sont très prometteuses pour tester le modèle standard de la cosmologie LCDM dans ce domaine de redshifts où l’exploration ne fait que commencer. Le projet DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) (2020 - 2025) réalisera des mesures précises de l’histoire de l’expansion sur une très grande gamme de redshifts et utilisera la croissance des structures cosmologiques pour étudier les propriétés de la gravité.

L’expérience eBOSS utilise le télescope de 2.5m de diamètre du Sloan Digital Sky Survey à l’observatoire d’Apache Point au nouveau Mexique. La lumière des traceurs cibles est collectée à l’aide de plaques percées accueillant 1000 fibres optiques au plan focal du télescope. Deux spectrographes (500 fibres chacun) munis de deux bras, l’un rouge, l’autre bleu, permettent l’acquisition des spectres des traceurs sur une gamme de longueurs d’onde allant de 360nm à 1micron. Les traceurs observés par eBOSS sont des galaxies lumineuses rouges (LRG) et des galaxies à raies d’emission (ELG) entre z=0.6 et z=1.0, et des quasar (QSO) à 0.9<z<2.2. Un gain de précision de 40% dans la mesure du signal BAO est attendu pour la combinaison de BOSS et eBOSS, comparé à BOSS seul.

DESI est un projet porté par le DOE américain, dont la première lumière est prévue en 2019 et qui aura une durée de 5 ans. Le projet consiste à instrumenter le foyer primaire du télescope Mayall (4m) à Kitt Peak en Arizona avec un positionneur de 5000 fibres. Dix spectrographes de 500 fibres avec trois voies de lecture seront disposés dans une pièce dédiée avec contrôle de température pour la stabilité optique. Avec 14000 degrés carrés, DESI réalisera le plus grand relevé spectroscopique dédié à l’énergie sombre. L’extrême précision attendue sur la mesure de l’échelle BAO et la couverture en redshift de DESI en font un projet phare de la cosmologie à l’horizon 2020.

Contact : Christophe Balland - Tél : +33 1 44 27 47 52

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