Non Gaussianity in the Planck satellite data
Étude des non-gaussianités dans les données du satellite Planck
Résumé
In the standard model of cosmology, the Universe starts with a period of exponential expansion, before the hot Big-Bang, called cosmic inflation. Quantum fluctuations at this epoch would be the seeds for the anisotropies of the Cosmic Microwave Background (CMB), and all the structures of the observable universe. The simplest model of inflation, introduced in the 1980's, with a unique slowly rolling scalar field, produced nearly Gaussian perturbations. Many models have been proposed since, and some produce deviations to Gaussianity, characterisable with higher order statistics. The ESA Planck Satellite, launched in 2009, observed the CMB over the full sky with an unprecedented precision. In this thesis, we study the non-Gaussianity of these maps with a parametric approach (fNL), or directly with the bispectrum. We show that the galactic and extra-galactic astrophysical contaminants have a negligible innpact.on the estimation of primordial non-Gaussianity. The anisotropic noise and partial masking of the sky are also taken into account, while keeping the estimator optimal. The main systematics, due to the interaction of cosmic rays with the detectors, is studied in detail using simulations. It has a non-zero, but negligible impact. The cosmological results on fNL are compatible with the simplest inflation model. Nevertheless, the non parametric study shows a bispectral signal above the noise, which remains to be interpreted.
Dans le modèle standard de la cosmologie, l'Univers débute avec une période d'expansion exponentielle, préalable au Big-Bang chaud, appelée inflation cosmique. Les fluctuations quantiques durant cette phase seraient à l'origine des anisotropies du fond diffus cosmologique (CMB), et de toutes les structures de l'univers observable. Le modèle d'inflation le plus simple, introduit dans les années 1980, avec un champ scalaire unique en roulement lent, produit des perturbations quasi-gaussiennes. De nombreux autres modèles d'inflation ont depuis été proposés, et certains produisent des déviation à la gaussianité, caractérisables avec la statistique d'ordre supérieure à 2. Le satellite Planck, envoyé par l'ESA en 2009, a observé le CMB en ciel complet avec une précision sans précédent. Dans cette thèse, on étudie la non-gaussianité de ces cartes de façon paramétrique (fNL), ou en explorant directement le bispectre. On montre que les contaminants astrophysiques galactiques et extra-galactiques ont un impact négligeable sur l'estimation de la non¬gaussianité primordiale. De même, le bruit anisotrope et le masquage d'une partie du ciel sont pris en compte, sans rendre l'estimateur sous-optimal. Un effet systématique majeur, dû à l'interaction des rayons cosmiques avec les détecteurs, est étudié en détail à l'aide de simulations. On montre que son impact, bien que non nul, est négligeable. Les résultats cosmologiques concernant fNL sont compatibles avec le modèle d'inflation le plus simple. Cependant, l'étude non paramétrique du bispectre permet de rendre compte d'un signal bispectral incompatible avec le cas gaussien, qui reste à interpréter