Measurement of the Dark Energy Equation of State Using the Full SNLS Supernova Sample

par Patrick El Hage

Thèse de doctorat en Cosmologie

Sous la direction de Julien Guy.

Soutenue le 26-09-2014

à Paris 6 , dans le cadre de Ecole doctorale Particules, Noyaux, Cosmos (2009-2015 ; Paris) , en partenariat avec Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (laboratoire) .

Le jury était composé de Rick Kessler, Emmanuel Bertin, Christophe Yeche, Jacques Delabrouille, Michael Joyce, Reynald Pain.

  • Titre traduit

    Mesure de l'équation d'état de l'énergie noire à l'aide de l'échantillon complet de supernovae SNLS


  • Résumé

    L’un des plus grands défis de la cosmologie moderne est d’expliquer l’accélération de l’expansion de l’univers dans son histoire récente. La découverte de cette accélération s’est faite grâce à des mesures de supernovae, ces dernières restant les sondes les plus puissantes pour charactériser cette accélération. Cette thèse vise à présenter l’analyse finale du Supernova Legacy Survey (SNLS) qui sera publiée en 2015. Nous commençons par présenter les fondements théoriques de la cosmologie moderne, en nous focalisant en particulier sur les défis théoriques que présente cette accélération. Nous introduisont ensuite les supernovae de type Ia (SNIa) et justifions leur usage en tant que sonde cosmologique. Par la suite, nous donnons un aperçu global de l’expérience SNLS. Nous abordons alors les aspects techniques de l’analyse. Nous commençons par l’exploration du processus de photométrie, utilisé pour la mesure des supernovae. Nous détaillons alors la nouvelle méthode de photométrie implémentée par SNLS qui évite le rééchantillonnage des images. Nous explorons aussi les simulations mise en œuvre dans le but de garantir la linéarité de la méthode au dessous de 1 pour mille. Nous explorons ensuite la procédure de calibration associée à ces mesures utilisant des étoiles de champ dont la précision de calibration atteint les 3.5 pour mille. Enfin, nous terminons avec une description détaillée de la mise en oeuvre de tous les outils présentés, afin d’extraire des paramètres cosmologiques des données. Afin d’estimer la capacité de SNLS à contraindre les paramètres cosmologiques, nous contruisons un diagramme de Hubble grâce à une analyse préliminaire des données incluant 960 supernovae, dont 450 provenant du SNLS. La combinaison de ce diagramme de Hubble avec des contraintes apportées d’autres sondes cosmologiques mène à une incertitude sur le paramètre de l’équation d’état de l’énergie noire de 0.048, la mesure la plus précise jusqu’à nos jours.


  • Résumé

    A significant open question of modern cosmology is explaining the accelerated expansion of the universe in late times. The discovery of this acceleration was made using supernova measurements, which continue to be the most significant probe with which to characterize this acceleration. This thesis concerns itself with presenting the final analysis of the Supernova Legacy Survey (SNLS) which will be published in 2015. We begin by presenting the theoretical foundations of modern cosmology, with special emphasis on the challenges presented by acceleration. We then introduce type Ia supernovae (SNIa) and motivate their use as probes of cosmic expansion. Afterwards, we give an overview of the SNLS experiment. We then move on to the technical aspects of the analysis that was carried out. We start by exploring the process of photometry, with which supernova measurements are made. Here we look at the newly implemented photometry method that avoids resampling images. We also explore simulations aimed at ensuring the method’s linearity up to less than 1 per mille. We then explain the calibration process associated with these measurements using field stars calibrated up to the 3.5 per mille level. Finally, we end with an in depth look at the cosmology analysis itself, which utilizes all the tools we have explored to extract cosmological parameters from the data. To estimate the constraining power of the SNLS experiment, we undertake a preliminary analysis of the data by constructing a Hubble diagram using 960 supernovae, of which 450 come from the SNLS. Combining this Hubble diagram with constraints from other cosmological probes leads to an uncertainty on the equation of state parameter of dark energy of 0.048, its most preciseconstraint to date.


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