Le rayonnement de fond cosmologique (CMB)

Le titre en était :

Anisotropies de température et polarisation du rayonnement fossile :
méthodes de détection et traitement de données

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Le travail que j'ai effectué l'a été dans le cadre de la mission satellitaire Planck. Ce satellite sera lancé en 2007 par une fusée Ariane 5.

Resume de la thèse :

Le rayonnement fossile regorge d'une multitude d'informations physiques sur l'univers tel qu'il était quelques centaines de milliers d'années après le Big-Bang. L'analyse de ses fluctuations de température et de polarisation permet de mesurer les paramètres cosmologiques et de contraindre les théories de l'univers primordial. La polarisation permet en particulier de lever des dégénérescences entre certains paramètres cosmologiques en donnant un accès direct aux ondes gravitationnelles primordiales. La première partie de cette thèse est consacrée au modèle standard de la cosmologie. Je présente en particulier la polarisation du rayonnement fossile. Le signal polarisé, dont l'intensité n'excède pas dans la plupart des scénarios 10 % des fluctuations de température, est attendu à quelques micro kelvins. Pour le mesurer, on utilise souvent des bolomètres refroidis, couplés a des polariseurs. Je montre qu'il existe des dispositions optimales des détecteurs dans le plan focal de l'instrument minimisant le volume de la boîte d'erreurs et permettant d'avoir des erreurs decorrelées sur les paramètres de Stokes, caractérisant la polarisation. La source majeure de bruit dans ces mesures provient des fluctuations du bain thermique dans lequel plongent les bolomètres, de l'électronique de lecture, des instabilités de gain et de l'optique. Ces processus engendrent des dérives basses fréquences qui se traduisent par des niveaux de bruit relatifs entre détecteurs trop importants par rapport au signal recherché. J'applique aux données polarisées une méthode simple permettant de soustraire ces dérives basses fréquences ; elle utilise les redondances inhérentes a la stratégie de balayage du ciel par l'instrument. Les résultats montrent que ces dérives peuvent être soustraites jusqu'au niveau du bruit blanc. Enfin, je décris l'expérience COSMOSOMAS et présente une analyse préliminaire. Elle fournira des cartes de l'émission polarisée de notre galaxie a des fréquences de l'ordre de 10 GHz.


Articles publiés :

1. "Destriping of Polarized Data in a CMB Mission with a Circular Scanning Strategy"
   B. Revenu, A. Kim, R. Ansari, F. Couchot, J. Delabrouille, J. Kaplan
   Astronomy & Astrophysics Suppl. Ser. 142 (2000) 499
   astro-ph/9905163
   en ps.gz : destripe.ps.gz (2 Mo)
   
2. "Optimised polarimeter configurations for measuring the Stokes parameters of the Cosmic Microwave Background Radiation"
   F. Couchot, J. Delabrouille, J. Kaplan, B. Revenu
   Astronomy & Astrophysics Suppl. Ser. 135 (1999) 579
   astro-ph/9807080
   en ps.gz : optimised.ps.gz (50 ko)
   
3. 600 000 ans apres le Big-Bang. Comment la gravitation a pris le pas...
   B. Revenu
   Science et Vie Hors-serie 205, decembre 1998, 100

Transparents de conférences et de séminaires :

• Rencontres de Moriond, janvier 2000, "Energy densities in the universe", transparents.ps.gz (2 Mo)
• séminaire au Laboratoire de Physique Théorique a Orsay, transparents.ps.gz (2 Mo)

Notes internes :

• Une note très technique sur les harmoniques sphériques de spin 2 et sur les cartes de polarisation, en ps.gz (86 ko).
• l'analyse des données de l'expérience COSMOSOMAS en ps.gz (2 Mo).
• Petite note sur la polarisation du CMB : polar.ps.gz (40 ko), la même en anglais (voir la thèse pour les détails).