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BOSS - Présentation

Le programme BOSS a pour objectif principal d'apporter des contraintes sur les propriétés de l'énergie noire. Pour cela,  les spectres de 1.5 million de galaxies lumineuses rouges et de 160 000 quasars sont en cours de mesure. Cela permettra une détection précise des oscillations acoustiques de baryons.

  • Les oscillations acoustiques baryoniques
  • Le Sloan Digital Sky Survey
  • BOSS

Les oscillations acoustiques baryoniques

 

Les oscillations acoustiques de baryons sont l'une des voies les plus prometteuses pour arriver à contraindre les propriétés de l'énergie noire. Avant le découplage entre matière et rayonnement (émission du CMB à z=1100) les fluctuations de densité primordiales ont donné lieu à des ondes de pression (donc acoustiques) dans le fluide photons-baryons.

Lors du découplage du rayonnement, ces oscillations se sont gelées laissant la trace de cette onde acoustique dans le CMB et dans la distribution des baryons et de la matière noire. On retrouve aujourd'hui cette trace comme une échelle caractéristique de 148±3 Mpc dans les fluctuations du fond diffus cosmologique [WMAP], c'est le pic acoustique, et dans la distribution à grande échelle des galaxies à des décalages vers le rouge z ≈ 0,3 comme l'a découvert la collaboration SDSS-I.

 

Le Sloan Digital Sky Survey (SDSS)

 

Pour parvenir à ce dernier résultat, la collaboration SDSS avait réalisé de 2000 à 2005 un premier relevé spectroscopique (SDSS-I) sur environ 10% du ciel de 47 000 galaxies dites "lumineuses rouges" à z ≈ 0,3, dont la fonction d'autocorrélation spatiale a mis en évidence le pic acoustique des baryons.

Le pic acoustique des baryons obtenu dans le survey SDSS-I

Le pic acoustique des baryons obtenu dans le survey SDSS-I

Ce relevé fut suivi d'un deuxième (SDSS-II) de 2005 à 2008, rassemblant près d'un million de galaxies (et plus de 120 000 quasars).

La prise de données de SDSS-III est actuellement en cours depuis juillet 2008, à la suite d'une mise à jour de l'instrument (augmentation du nombre de fibres du spectrographe, amélioration de la sensibilité de la caméra CCD), et doit se poursuivre jusqu'en 2014. L'un des quatre projets scientifiques de SDSS-III, appelé BOSS, a pour objectif de contraindre l'énergie noire via l'observation des oscillations acoustiques de baryons.

 

BOSS

 

L'objectif principal de BOSS est de mesurer le spectre de 1.5 million de galaxies lumineuses rouges jusqu'à z=0.8 sur 25% du ciel. Cela représente un gain d'un facteur 5 en volume par rapport à SDSS-II. En outre, les spectres de 160 000 quasars à 2,3 < z < 3 seront enregistrés sur une surface de 10% du ciel permettant une mesure des oscillations acoustiques de baryons autour de z=2,5 via l'étude de la forêt Lyman-alpha. Les contraintes attendues avec SDSS-III sur les paramètres décrivant l'équation d'état de l'énergie sombre sont montrées dans la figure ci-dessous.

BOSS

Contraintes attendues sur l'équation d'état de l'énergie sombre avec le survey BOSS.

 

Une petite équipe est impliquée dans la préparation et l'analyse de données de SDSS-III/BOSS sur ces deux aspects en collaboration avec une équipe de l'IAP. Nous travaillons sur le développement d'algorithmes pour affiner le calcul de la fonction d'autocorrélation et sur l'utilisation de simulations numériques grande échelle pour l'étude des non-linéarités et l'analyse du spectre des quasars.