Multi-wavelength cosmology with clusters of galaxies
Cosmologie multi-longueur d'onde avec les amas de galaxies
Résumé
In this thesis we present a multi-wavelength study of galaxy clusters. The work is focused on the precise reconstruction and comparison of cluster masses, which are an elemental quantity to use galaxy clusters as a cosmological probe. In the context of the NIKA2 Sunyaev Zel’dovich Large Programme, we present the characterisation of the systematic effects affecting the NIKA2 millimetre data and how they impact the estimation of the hydrostatic mass. The filtering at large angular scales is the main limiting factor to constrain precisely the mass. From the comparison of hydrostatic masses to lensing estimates, we conclude that the former are biased low by about 20 to 40% with respect to lensing and that hydrostatic masses obtained from the combination of Sunyaev Zel’dovich and X-ray data tend to be less biased than X-ray-only estimates. The bias is confirmed on the study of a larger cluster sample with XMM-Newton data, while a potential evolution of the hydrostatic-to-lensing mass ratio with redshift is not statistically significant. Regarding the intrinsic effects that affect the reconstruction of cluster masses from observations, we present an analysis based on The Three Hundred hydrodynamical simulations. We show that, under the assumption of sphericity, the projection along which the cluster is observed is a major source of scatter in the mass estimation for dark matter observables. The effect is an order of magnitude smaller for the tracers of the gas in the intracluster medium, demonstrating the power of X-ray and Sunyaev Zel’dovich observations. However, our knowledge about the distribution of the gas in the core of clusters remains subject to the angular resolution of the instruments in X-ray and millimetre wavelengths. We present in this thesis the first detection of the SZ effect of a cluster with the The Northern Extended Millimetre Array interferometer.
Nous présentons une étude multi-longueur d'onde des amas de galaxies. Le travail se concentre sur la reconstruction précise et la comparaison des masses d'amas, qui sont une quantité élémentaire pour utiliser les amas de galaxies comme sonde cosmologique. Dans le cadre du Grand Programme Sunyaev Zel'dovich de NIKA2, nous présentons la caractérisation des effets systématiques affectant les données millimétriques NIKA2 et leur impact sur l'estimation de la masse hydrostatique. Le filtrage aux grandes échelles angulaires est le principal facteur limitant les contraintes précises sur la masse. De la comparaison des masses hydrostatiques aux estimations basées sur l’effet de lentille gravitationnelle, nous concluons que les premières sont biaisées d'environ 20 à 40% par rapport aux deuxièmes et que les masses hydrostatiques obtenues à partir de la combinaison des données millimétriques et des rayons X ont tendance à être moins biaisées que les estimations basées uniquement sur des rayons X. Le biais est confirmé sur l'étude d'un plus grand échantillon d’amas avec des données XMM-Newton, alors qu'une potentielle évolution du rapport de masse hydrostatique sur masse de lentille gravitationnelle avec le décalage vers le rouge n'est pas statistiquement significative. En ce qui concerne les effets intrinsèques qui affectent la reconstruction des masses d'amas à partir des observations, nous présentons une analyse basée sur les simulations hydrodynamiques The Three Hundred. Nous montrons que, sous l'hypothèse de sphéricité, la projection sur laquelle l'amas est observé est une source majeure de dispersion dans l'estimation de masse pour les observables de matière noire. L'effet est un ordre de grandeur inférieur pour les traceurs du gaz dans le milieu intra-amas, démontrant la puissance des observations en millimétrique et en X. Cependant, notre connaissance sur la distribution du gaz au cœur des amas est limitée par la résolution angulaire des instruments. Nous présentons dans cette thèse la première détection de l'effet SZ d'un amas avec l'interféromètre The Northern Extended Millimetre Array.
Origine : Version validée par le jury (STAR)