Comprendre le comportement de l'énergie sombre et de la matière noire

Optimiser Euclid: une corrélation croisée entre les observables

Pour mesurer les paramètres cosmologiques, le télescope spatial Euclid utilisera deux sondes principales: les lentilles gravitationnelles (Weak Gravitational Lensing) et la distribution des galaxies (Galaxy Clustering). Ces mesures permettront notamment de comprendre le comportement de l'énergie sombre et de la matière noire qui affectent la croissance des structures cosmiques et ainsi, l'accélération de l'expansion de l'Univers.


Outre ses implications sur les développements instrumentaux et le traitement des données, l'Irfu participe activement aux développements d'algorithmes nécessaires à la préparation de l'extraction des paramètres cosmologiques qui seront issus des mesures d'Euclid.

Coordonnée par Valeria Pettorino, physicienne au laboratoire CosmoStat de l'Irfu, en collaboration avec Tom Kitching (UCL) et Ariel Sanchez (MPE), une équipe internationale de la collaboration Euclid ayant des expertises complémentaires en théorie et observation vient d'achever un travail de 3 ans caractérisant les performances attendues d'Euclid pour ces sondes d'observation.

Des sondes complémentaires mais pas indépendantes

Euclid sera capable d'appliquer les deux méthodes à très grandes échelles:
- d'une part celle utilisant la lumière déviée lors de son passage à proximité de la matière noire (lensing) ;
- d'autre part, celle employant la lumière des galaxies en fonction du temps et de l'espace permettant la mesure de l'évolution des grandes structures.

L'aspect novateur de cet article est en particulier de valider les algorithmes pour les deux observables, en tenant compte des effets de leur corrélation croisée (cross-correlation) qui sont habituellement négligés. Les scientifiques ont montré que la corrélation des effets des deux sondes est particulièrement importante pour tester différents modèles de cosmologie et que la précision des résultats est améliorée d'un facteur trois en incluant ces corrélations. Au DAp, Santiago Casas a travaillé sur les deux sondes et Martin Kilbinger sur la partie de corrélation croisée (cross-corrélation).

Des outils optimisés pour l'extraction des paramètres

Cet article, publié sur le site arxiv, fournit à la communauté des codes numériques et des méthodes fiables pour les prévisions cosmologiques d'Euclid. Les auteurs ont également mis un guide à disposition pour savoir comment valider son propre algorithme, avec des références utiles pour la communauté en cosmologie et d'autres expériences.



Dans ces figures, les contours montrent la probabilité que les données simulées pour une mission comme Euclid correspondent à ces valeurs pour différents paramètres cosmologiques. Ces paramètres sont liés à l'expansion de l'Univers et à l'énergie noire (w0, wa), à la densité de matière noire et ordinaire (Ωm,o ) actuelles. Chaque contour correspond à des sondes différentes: violet pour le galaxy clustering, bleu pour le lensing, orange pour la combinaison des deux et jaune en incluant les cross-correlations. On voit nettement que la prise en compte de la corrélation des effets de lentille gravitationnelle et de dispersion des galaxies améliore la précision du paramètre extrait (la précision s'améliore jusqu'à un facteur 3 en allant du violet vers le jaune).

Contacts DAp:
- Valeria Pettorino (page cosmostat);
- Santiago Casas (page cosmostat);
- Martin Kilbinger (page cosmostat).

Publication sur Arxiv: https://arxiv.org/pdf/1910.09273.pdf