Calibration photométrique des supernovae de type Ia pour la caractérisation de l’énergie noire avec l’expérience StarDICE

Type Ia Supernovae photometric calibration for dark energy characterization with the StarDICE experiment

• Auteur / Autrice : François Hazenberg
• Direction : Nicolas Regnault, Marc Betoule
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 20/09/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Physique nucléaire et hautes énergies (Paris ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Vincent
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Gris
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Céline Combet, Yannick Copin
• DOI : 10.70675/7f45c642z8e6ez4ee2z9e62z75896a2e86dd

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cosmologie

Énergie sombre (astronomie)

Mesure

Photométrie astronomique

Mots clés libres

Énergie noire

Métrologie

Photométrie

SN Ia

Calibration

LED

Cosmologie observationnelle

Dark energy

Calibration

Photometry

SN la

Calibration

LED

Observational cosmology

Résumé

Dans les analyses récentes des relevés de SNe Ia pour caractériser l'énergie noire, les incertitudes statistiques et systématiques sont équivalentes. Or la prochaine génération de télescopes grand-champs comme LSST devrait peupler le diagramme de Hubble des SNe Ia avec plusieurs dizaines de milliers d'événements. Cette augmentation de la statistique suggère qu'un effort particulier doit être apporté à la réduction des systématiques, dont la calibration photométrique primaire (CALSPEC) est le terme dominant. Le travail de cette thèse s'inscrit dans le cadre de la préparation à LSST au sein de la collaboration DESC. On évalue dans un premier temps avec une simulation l'impact des incertitudes de calibration sur les contraintes apportées par l'analyse du relevé de SNe Ia de LSST sur l'énergie noire. On montre ainsi la nécessité de contraindre la calibration photométrique avec une précision de 0.1% pour qu'elle ne soit pas dominante. La deuxième partie de la thèse présente l'expérience StarDICE et ses premiers résultats: une source artificielle stable (LEDs) est calibrée sur un banc spectrophotométrique en utilisant des standards de flux du NIST. Cette calibration est ensuite transférée sur site aux standards astrophysiques CALSPEC à l'aide d'un télescope observant les étoiles CALSPEC et la source artificielle. Ce transfert est à l'heure actuelle effectué avec une précision de 5%.

In recent SN Ia survey analyzes for dark energy characterization, statistical and systematic uncertainties are equivalent. However, the next generation of wide-field telescopes like LSST would add tens of thousands SNe Ia to the Hubble diagram. This improvement in the statistics suggests that a special effort have to be conducted to reduce systematics, of which the primary photometric calibration (CALSPEC) is the dominant term. The work described in this thesis is part of the preparation for LSST within the DESC collaboration. Firstly, we evaluate the impact of calibration uncertainties in a cosmological analysis of a typical LSST SN Ia survey on dark energy characterization. We thus show the need to constrain the photometric calibration within 0.1% accuracy for it not to be predominant. The second part presents the StarDICE experiment and its first results: a stable artificial light source (LEDs) is calibrated on a spectrophotometric bench, using NIST flux standards. This calibration is then transferred on site to CALSPEC's astrophysical standards using a telescope to observe the CALSPEC stars and the artificial source simultaneously. This transfer is currently carried out with an accuracy of 5%.