Etude de la réionisation de l'Univers avec Simons Observatory

L'année 2026 marquera le début de la première campagne d'observation du fond diffus cosmologique (CMB) avec le télescope à grande ouverture du Simons Observatory. Doté d'un miroir primaire de 6 mètres et d'environ 60 000 détecteurs, soit davantage que l'ensemble des détecteurs ayant jusqu'à présent observé le CMB, cet instrument représente une avancée majeure pour la cosmologie observationnelle. Ce télescope permettra d'obtenir de nouvelles contraintes sur les paramètres du modèle standard de la cosmologie et d'en tester les extensions possibles. Pour atteindre ces objectifs, un contrôle extrêmement précis des effets systématiques instrumentaux sera nécessaire, ainsi qu'une modélisation complète des signaux astrophysiques qui se superposent au signal cosmologique. L'un de ces signaux provient de l'interaction entre les photons du fond diffus cosmologique et les électrons libres présents dans l'Univers. Cette interaction, appelée effet Sunyaev-Zeldovich (SZ), se manifeste sous deux formes principales : l'effet SZ thermique, dû à l'agitation thermique des électrons au sein des amas de galaxies, et l'effet SZ cinématique (kSZ), qui résulte du mouvement propre du gaz ionisé. La caractérisation de l'effet kSZ constitue aujourd'hui un objectif majeur pour la cosmologie, car il fournit à la fois une information sur les champs de vitesse de l'Univers récent, et donc sur la gravité à grande échelle, ainsi que sur l'époque de réionisation, durant laquelle les premières sources lumineuses ont ionisé le gaz intergalactique formant des bulles qui se sont progressivement étendues puis connectées. Le sujet de thèse proposé s'inscrit dans ce contexte scientifique. L'étudiant ou l'étudiante utilisera les données du Simons Observatory afin d'extraire la contribution kSZ du spectre de puissance du CMB. Cette contribution sera ensuite modélisée en deux composantes distinctes : le kSZ local, associé à l'Univers récent, et le kSZ de réionisation, avec l'objectif d'en déduire des contraintes cosmologiques robustes sur cette phase peu connue de l'Univers, alors qu'il avait environ 500 millions d'années. École doctorale : Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Image, Cosmos et Simulation Direction : Thibaut LOUIS Financement : Financement du CNRS