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De Archeops à Planck, analyse des anisotropies du fond diffus cosmologique
Tristram M.
PhD thesis. Université Joseph-Fourier - Grenoble I (2005-09-30), Désert Francois-Xavier (Dir.)
[oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00011003] - http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011003
De Archeops à Planck, analyse des anisotropies du fond diffus cosmologique
Matthieu Tristram1
1 :  LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
http://lpsc.in2p3.fr
CNRS : UMR5821 – IN2P3 – Université Joseph Fourier - Grenoble I – Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology
53 avenue des Martyrs - 38026 Grenoble Cedex
France
Thèses
30/09/2005
L'analyse des anisotropies du fond diffus cosmologique (CMB) en température et en polarisation permet de contraindre une grande partie des paramètres cosmologiques décrivant le modèle du Big-Bang et l'Univers primordial. Cette thèse s'articule autour des mesures de l'expérience embarquée en ballon Archeops et de la future mission satellite Planck dont Archeops est le prototype.
Après une description générale du modèle standard en cosmologie et de la physique du CMB, cette thèse aborde plus particulièrement le mécanisme de "reheating" qui, à la fin de l'inflation, permet le réchauffement de l'Univers et la formation de la matière.
La suite de ce travail présente les expériences Archeops et Planck et l'analyse de leurs données. Dans ce cadre, j'ai développé plusieurs méthodes permettant l'étude des signaux des rayons cosmiques, la mesure des temps de réponse des bolomètres ainsi que la prise en compte de l'asymétrie des lobes optiques.
L'étude des anisotropies passe par l'estimation des spectres de puissance en température et polarisation. Je présente une méthode rapide et non-biaisée donnant également une estimation analytique précise des barres d'erreur sans avoir recours aux simulations Monte-Carlo. Cette méthode a fourni la dernière estimation du spectre de puissance d'Archeops.
Enfin, la dernière partie traite de l'implication des résultats d'Archeops pour WMAP et Planck. Une analyse jointe Archeops-WMAP montre la cohérence des mesures CMB sur une large gamme de fréquences et la détection de l'effet Sunyaev-Zel'dovich. Par ailleurs, l'extrapolation des spectres polarisés des avant-plans galactiques mesurés par Archeops sert de référence pour Planck.
The analysis of cosmic microwave background anisotropies in both temperature and polarisation allows one to constrain the cosmological parameters that describe the Big-Bang model and the early Universe. This thesis is focused on the measurements obtained with the Archeops balloon borne experiment as well as on the future space mission Planck for which Archeops is a test-bench.
After a general description of the standard cosmological model and of the CMB physics, this thesis deals more precisely with the reheating mechanism that produces matter at the end of inflation.
The next part presents the Archeops and Planck experiments and their data analysis. I have developed various methods designed to study parasitic signals by cosmic rays, to evaluate the bolometer time response and to take into account the asymmetry of the optical beam.
The CMB fluctuations analysis is performed by estimating the power spectra in both temperature and polarisation. For this purpose, I present a method that provides a fast unbiased estimation of the power spectra as well as analytic error bars not relying on Monte Carlo simulations. This method has been used to obtain the latest estimate of the Archeops CMB temperature power spectrum.
Finally, the last part deals with the implications of the Archeops results for WMAP and Planck. A joint Archeops-WMAP analysis shows the consistency of the CMB measurements through a large frequency range and allows for the detection of the Sunyaev-Zel'dovich effect. In addition, the extrapolation of the Galactic dust polarised power spectra is used as a reference for Planck.
Planète et Univers/Astrophysique
Physique/Astrophysique/Cosmologie et astrophysique extra-galactique
Physique/Physique des Hautes Energies - Expérience
ARCHEOPS and PLANCK

Université Joseph-Fourier - Grenoble I
Physique
LPSC 05-88
Français

Désert Francois-Xavier
francois-xavier.desert@obs.ujf-grenoble.fr
Renault Cécile (co-directeur)

Cosmology, Planck, Archeops, Cosmic Microwave Background, CMB, reheating, data analysis
LPSC 0588
30/09/2005
Université Joseph-Fourier - Grenoble I
Physique
Désert Francois-Xavier
Renault Cécile (co-directeur)
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