Construction d'un spectrographe et recherche de quasars pour le projet d'étude de l'énergie noire, DESI / Charles-Antoine Claveau ; sous la direction de Christophe Yèche

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : français / French

Cosmologie

Optique

Énergie sombre (astronomie)

Yèche, Christophe (19..-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Ansari Foumani, Mohammed Reza (1962-....) (Président du jury de soutenance / praeses)

Antilogus, Pierre (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Cuby, Jean-Gabriel (1960-....) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Magneville, Christophe (1957-....) (Membre du jury / opponent)

Raichoor, Anand (1982-....) (Membre du jury / opponent)

Université Paris-Saclay (2015-2019) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

École doctorale Particules, hadrons, énergie et noyau : instrumentation, imagerie, cosmos et simulation (Orsay, Essonne ; 2015-....) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Université Paris-Sud (1970-2019) (Autre partenaire associé à la thèse / thesis associated third party)

Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : L'accélération de l'expansion de l'Univers est l'un des sujets majeurs de la cosmologie actuelle. Elle pourrait être due à une nouvelle composante, appelée énergie noire, qui représenterait 70% du bilan énergétique de l'Univers. Pour étudier sa nature à travers son équation d'état, on mesure une règle étalon fournie par les oscillations baryoniques acoustiques (BAO) à différentes valeurs de décalage vers le rouge. Cette technique a été utilisée avec succès pour la première fois en 2005 par le projet Sloan Digital Sky Survey (SDSS-II). Depuis, l'observation des BAO a été confirmée en 2012 par le projet BOSS (SDSS-III) puis eBOSS (SDSS-IV), à la fois avec des galaxies et des absorbeurs de la raie à 21 cm révélés dans des spectres de quasar. Notre groupe prépare la prochaine génération d'expériences BAO en participant à la construction du spectrographe du nouveau programme Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Ce projet va réaliser un sondage 3D de plusieurs dizaines de millions de galaxies et quasars avec le télescope Mayall de 4m en Arizona (USA). J'ai participé à la mise au point du spectrographe de DESI en collaboration avec notre partenaire industriel (WINLIGHT). J'étais aussi en charge de développer un banc optique dans le but de valider l'alignement des capteurs CCD montés dans les enceintes des cryostats. Des matrices de microlentilles sont utilisées pour projeter très précisément des grilles de spots sur les CCD. En fonction de la distortion observée des grilles, nous sommes capables de déterminer la position des CCD. En parallèle, j'ai développé des algorithmes pour la sélection des quasars cibles, les objets les plus distants qui seront observés par DESI, basée sur leurs propriétés photométriques en exploitant des techniques d'apprentissage supervisé.

Résumé / Abstract : The accelerating expansion of the universe is one of the main topics of modern cosmology. It may stem from a new component, so-called dark energy, which would make up 70% of the energy content of the universe. To study its nature through its equation of state, one can measure a standard ruler given by baryonic acoustic oscillations (BAO) at various redshifts or for different slices of the universe. This approach was used successfully for the first time in 2005 by the Sloan Digital Sky Survey (SDSS-II) project. Then, the BAO signal was confirmed in 2012 by the BOSS project (SDSS-III) and then by the eBOSS project (SDSS-IV), both with galaxies and HI absorbers revealed in quasar spectra. Our group is preparing the next generation of BAO experiments by taking part in building the spectrograph of the new Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) program. This project will perform a 3D survey of several tens of millions of galaxies and quasars with the 4-meter Mayall telescope in Arizona (USA). I participated in the adjustments of the spectrograph of DESI in collaboration with our industrial partner (WINLIGHT). I was also in charge of developing an optical bench in order to check the alignment of the CCD sensors mounted within the crysotat vessels. Arrays of microlens are used to project very precisely grids of spots on the CCDs. We are able to infer the position of the CCDs according to the observed distortion of the grids of spots. In parallel, I developped algorithms for the selection of quasar candidates, the more distant objects that will be observed by DESI, based on their photometry properties by making use of machine learning tools.