Analyse multi-composantes d'observations du fond diffus cosmologique
Résumé
Cosmic Microwave Background (CMB) anisotropies contain a wealth of information about physics in the primordial universe. Their spatial power spectrum depends on cosmological parameters which characterise the matter and energy contents of the Universe as well as its evolution. Precise measurement of the CMB power spectrum requires the separation of astrophysical foreground emissions present in the submillimeter range of the spectrum. After a short presentation of the standard model of cosmology and of the different foreground emissions in millimeter wavelengths, we present a survey of the existing component separation methods. In this thesis, we improve and extend these methods in several respects. First, these methods are based on a simplified model and do not allow the efficient separation of intrumental components correlated between detectors. We improve the component separation methods for the processing of such systematic effects. This technique is tested on simulations of observation for the Planck satellite. Secondly, "standard" component separation methods are not fully satisfactory because they are not optimized for power spectra estimation, and because they require perfect knowledge of the components electromagnetic spectra. We describe a new blind multi-component power spectra estimation method. This approach is also tested on Planck observation simulations. In the last part of this thesis, we describe the Archeops experiment and we apply our blind component separation method to Archeops data.
Les anisotropies du fond diffus cosmologique (CMB) sont une mine d'informations sur la physique de l'Univers primordial. Leur spectre spatial de puissance depend des parametres cosmologiques qui caracterisent le contenu et l'evolution de l'Univers. La mesure precise de ce spectre de puissance permet de contraindre fortement les modeles, mais est rendue difficile par la presence de emissions astrophysiques d'avant-plan qui se superposent au signal primordial. Apres une presentation succinte du modele standard de la cosmologie et des differentes sources d'emission dans le domaine millimetrique, nous passons en revue les methodes de separation de composantes couramment employees au sein de la communaute. Nous developpons dans cette these des methodes ameliorees pour la separation et la caracterisation des composantes de signal et de bruit presentes dans les donnees. Tout d'abord, les methodes classiques, basees sur un modele extremement simplifie, ne permettent pas de separer efficacement certaines composantes systematiques instrumentales correlees entre les detecteurs. Nous presentons une methode de separation de composante adaptee au traitement de tels effets systematiques. Cette technique est testee sur des simulations d'observation du satellite Planck.Par ailleurs, les methodes "standard" de separation de composantes ne sont pas entierement satisfaisantes, car elles ne sont pas optimisees pour l'estimation des spectres de puissance, et elles necessitent la connaissance, a priori, des spectres electromagnetiques des composantes. Nous decrivons une nouvelle methode destimation du spectre de puissance du CMB (et des autres composantes) realisant en aveugle la separation des composantes. Cette approche est validee a l'aide de nombreuses simulations. Dans une derniere partie, nous appliquons cette methode aux donnees obtenues avec l'experience Archeops.
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