Le jury sera composé de :
-Étienne BURTIN (Rapporteur)
-Ariel SANCHEZ (Rapporteur)
-Tamara DAVIS (Examinatrice)
-Pauline ZARROUK (Examinatrice)
-Cristinel DIACONU (Président du jury)
-Julian BAUTISTA (Directeur de thèse)
Résumé :
Le regroupement des galaxies trace les structures à grande échelle et nous informe sur les lois physiques régissant l’Univers. Les oscillations acoustiques des baryons (BAO) et les distorsions spatiales provoquées par le décalage vers le rouge (RSD) sont de puissantes sondes, marquées dans la distribution spatiale des galaxies que nous observons. Elles permettent de tester différents modèles cosmologiques en mesurant l’histoire de l’expansion de l’Univers et la croissance de ses structures. Au cours de cette thèse, j’ai conduit différentes analyses au-delà des méthodes standards, dans le but d’exploiter le maximum d’informations contenues dans les données, et améliorer les contraintes cosmologiques. J’ai développé une nouvelle analyse des BAO, ajustant simultanément le spectre de puissance et la fonction de corrélation des galaxies. Cette nouvelle méthode donne des incertitudes estimées plus importantes pour les paramètres BAO qu’avec la méthode standard, qui combine directement les postérieurs des paramètres corrélés. Cependant, cette nouvelle méthode repose sur moins d’hypothèses et produit des biais
systématiques plus faibles. J’ai effectué une analyse jointe de l’échantillon de galaxies rouges lumineuses de la seizième version des données du relevé spectroscopique eBOSS, obtenant DH /rd =19.27±0.48 et DM /rd =17.77±0.37, en excellent accord avec les résultats BAO officiels
de eBOSS DH /rd =19.33±0.53 et DM /rd =17.86±0.33. Bien que la distribution des galaxies aux échelles non linéaires soit difficile à modéliser, elle contient une grande quantité d’informations cosmologiques. Elle est particulièrement sensible au taux de croissance des structures. L’inférence basée sur des simulations (SBI), permettant de modéliser ces échelles, a suscité un intérêt croissant ces dernières années. J’ai développé un nouveau modèle de processus gaussien permettant d’étendre la dimension de l’espace des paramètres à émuler. J’ai testé ce formalisme en émulant simultanément chaque échelle de la fonction de corrélation des galaxies (dans l’espace des décalages vers le rouge), mesurée dans les simulations à N-corps ABACUSSUMMIT. En
entraînant l’émulateur sur des échelles de 0.3 h−1Mpc à 60 h−1Mpc, j’ai obtenu une performance améliorée pour contraindre les paramètres cosmologiques, par rapport à l’approche standard consistant à construire un émulateur indépendant pour chaque échelle. Analyser plusieurs tra-
ceurs des grandes structures est crucial pour obtenir des mesures des paramètres cosmologiques les plus précises possibles. J’ai étendu le cadre SBI pour analyser conjointement les échelles non-linéaires des fonctions de corrélation des galaxies et des vitesses particulières. Pour une densité de traceurs et des incertitudes de mesure réalistes, La combinaison de la distribution spatiale des galaxies et de leurs vitesses particulières diminue les barres d’erreurs de 40% pour fσ8. Enfin, j’ai utilisé la simulation hydrodynamique MilleniumTNG afin d’étudier les erreurs de mesure dans les vitesses particulières, basées sur les relations de Tully-Fisher et du plan fondamental. J’ai détecté que la dispersion physique intrinsèque de ces relations était corrélée avec l’environnement local, pour des échelles typiquement inférieures à ∼10h−1Mpc. Si elles ne
sont pas correctement prises en compte, ces corrélations pourraient biaiser les petites échelles de la fonction de corrélation des vitesses.
Abstract:
Galaxies trace the large-scale structures, and contains richfull information about the physical laws governing the evolution of our Universe. The Baryon acoustic oscillations (BAO) and Redshift space distortions (RSD) are powerful probes, imprinted in the spatial distribution of observed galaxies, allowing to measure the expansion and growth history of the Universe and ultimately constrain the cosmological model. In this thesis, I built different analyses beyond the standard methods to leverage the available information and improve the cosmological constraints. I developed a new BAO analysis, jointly fitting the galaxy power spectrum and correlation function while accounting for their strong correlations, and compared the results with the standard method, which directly combines the parameters’ correlated posteriors. I found that my new method yields larger estimated uncertainties but smaller biases on BAO parameters while relying on fewer assumptions. I performed a joint analysis of the luminous red galaxy sample of the extended baryon oscillation spectroscopic survey (eBOSS) data release 16, obtaining DH/rd=19.27±0.48 and DM/rd=17.77±0.37, in excellent agreement with the official eBOSS consensus BAO-only results DH/rd=19.33±0.53 and DM/rd=17.86±0.33. While galaxy clustering on non-linear scales is challenging to model, it contains a lot of cosmological information, especially sensible to the growth rate of structures. Simulation based inference (SBI) has seen increasing interest in the past few years as a promising approach to model those scales of galaxy clustering. I present a new Gaussian process model that extends the input parameter space dimensions, and apply it to simultaneously emulate every scale of the non-linear clustering of galaxies in redshift space measured from the ABACUSSUMMIT N-body simulations along with the halo occupation distribution formalism. I trained the emulator on scales from 0.3 h−1Mpc to 60 h−1Mpc, and found improved performance in constraining cosmological parameters compared to the standard approach of building one independent emulator for each scale. Conducting a multi-tracer analysis is crucial for obtaining the most accurate measurements of cosmological parameters. I extended the SBI framework to jointly analyse the non-linear galaxy and peculiar velocity auto- and cross-correlations. For a realistic density of tracers and measurement uncertainties, combining peculiar velocities and galaxy information increases the constraining power by 40% for f σ8. Finally, I used the MilleniumTNG hydrodynamical simulation to study the errors in the peculiar velocity measured from the Tully-Fisher and fundamental plane relations. I detected that the intrinsic physical scatter of those relations correlates with the local environment on scales typically below ∼10h−1Mpc, biasing the velocity correlation function on small scales if not properly accounted for.
Voici le lien Zoom pour une connexion à distance :
https://univ-amu-fr.zoom.us/j/8564821046
Lien pour télécharger ma thèse:
https://amubox.univ-amu.fr/s/okJ2aBCRS8cDQfL
