Philippe Baratta, « A new Monte Carlo method for galaxy clustering analysis »

vendredi 15 janv. 2021, 14:00 → 17:00 Europe/Paris

amphi (CPPM)

Soutenue en anglais, en visio - lien zoom ci-dessous-
Rapporteurs
Alain Blanchard, IRAP Toulouse
Sandrine Codis, IAP Paris

Examinateurs

Cristinel Diaconu, CPPM Marseille

Jean-Paul Kneib, EPFL Lausanne

Christian Marinoni, CPT Marseille

Résumé:

Avec l’émergence des futurs grands relevés de galaxies tels qu'Euclid ou LSST qui répondront aux besoins statistiques et de précision requis aux tests cosmologiques, le développement d’outils d’analyse apparaît tout aussi sollicité. 

Cependant, ces derniers se heurtent parfois à des insuffisances théoriques. Tester de façon rigoureuse un modèle cosmologique nécessite en effet de prédire les erreurs théoriques associées à la mesure de la sonde utilisée. De telles matrices de covariance s’avèrent difficiles à prédire, que ce soit dans un contexte standard ou non.

 

Nombreuses solutions alternatives ont étés proposées dans la littérature, comme troquer la prédiction à l’estimation, via un processus Monte-Carlo de simulation d’observables. Voilà donc poser l’objectif de cette thèse: proposer un outil de simulation Monte-Carlo de galaxies permettant l’estimation de covariances de façon précise, rapide, débiaisée et systématique (adapté à un modèle cosmologique arbitraire). En particulier je m’intéresse à l’adaptation de la méthode à une observable stratégique, le spectre de puissance des galaxies.

 

L’originalité de la méthode est qu’elle permet de simuler des catalogues de galaxies caractérisés par un spectre de puissance et une fonction de probabilité arbitraire et contrôlées. 

Apres validation du processus en espace comobile via la comparaison des statistiques produites avec des résultats externes de simulations à N-corps, je propose une méthode d’assignation des vitesses péculaires aux galaxies.

Simulant avec succès en espace des redshifts les distorsions induites par les vitesses sur le spectre de puissance en régime linéaire et non linéaire, la validation est étendue aux matrices de covariances produites. 

Enfin, je termine l’étude par une application directe de la méthode dans l’espace des harmoniques sphériques, en réalisant une estimation de paramètres cosmologiques (incluant des neutrinos massifs) avec les covariances Monte-Carlo.

 

Abstract:

 

With the emergence of future large galaxy surveys such as Euclid or LSST, which will meet the statistical and precision requirements for cosmological tests, the development of analysis tools is also requested. 

However, these tools sometimes encounter theoretical deficiencies. A rigorous testing of a cosmological model requires the prediction of the theoretical errors associated with the measurement of the used probe. Such covariance matrices are difficult to predict, whether in a standard context or not.

 

Numerous alternative approaches have been proposed in literature, such as swapping prediction for estimation, via a Monte Carlo simulation process of observables. In the same way, the objective of this thesis is to propose a Monte Carlo simulation tool for galaxy catalogues which allows the estimation of covariances in an accurate, fast, unbiased and systematic way (adapted to an arbitrary cosmological model). In particular, I am interested in the adaptation of the method to a strategic observable, the galaxy power spectrum.

 

The originality of the method is that it allows to simulate galaxy catalogues characterized by an arbitrary and controlled power spectrum and probability density function. 

After the validation of the pipeline in comoving space via the comparison of the statistics produced with external results of N-body simulations, I then propose a method for peculiar velocity assignation to galaxies.

Successfully simulating in redshift-space the distortions induced by the velocities on the power spectrum in linear and non-linear regimes, the validation is extended to the produced covariance matrices. 

Finally, I conclude the study with a direct application of the method in spherical harmonics space, by estimating some cosmological parameters (including massive neutrinos) using the produced Monte Carlo covariances.

 

Valeria Pettorino, CEA Gif-sur-Yvette

Directeurs de these

Julien Bel, CPT Marseille

Anne Ealet, IP2I Villeurbanneµ

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