Effet de lentille gravitationnelle avec Euclid : estimation de la PSF, mesure de forme et propagation des erreurs dans les paramètres cosmologiques

par Morgan Schmitz

Projet de thèse en Astronomie et Astrophysique

Sous la direction de Jean-Luc Starck et de Martin Kilbinger.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine) , en partenariat avec AIM - Astrophysique Instrumentation Modélisation (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 07-11-2016 .


  • Résumé

    Le projet spatial Euclid, dont le lancement est prévu en 2020, observera le ciel en optique et en infrarouge et permettra de construire des cartes de très grandes échelles afin mesurer les distorsions gravitationnelles jusqu'à des redshifts très élevés. Grâce à ces mesures de cisaillement gravitationnel, nous pourrons reconstruire des cartes de matières noires de 15000 degrés carrés, soit presque la moitié du ciel. Ces mesures de shear sont dérivées de l'analyse des formes de galaxies, qui sont floutées de par l'optique du télescope. L'un des problèmes majeurs pour atteindre les objectifs scientifiques est donc la nécessité de modéliser la fonction d'étalementdu point (Point Spread Function (PSF en anglais) du satellite, et de mesurer la forme des galaxies avec une très grande précision et corrigée de la PSF. Le champ de PSF peut être calculé à partir des étoiles contenues dans les images observées. Il doit prendre en compte la variation spatiale et spectrale de la réponse de l'instrument. Une difficulté supplémentaire vient du problème de sous échantillonnage des images. Le but de cette thèse est de trouver une méthode robuste permettant de construire le champ de PSF tridimensionnel (deux dimensions spatiales et une dimension spectrale) en utilisant des outils d'interpolation sur la variété (manifold) associée aux PSFs. Cette variété n'étant pas connue, il faudra l'apprendre via des outils modernes d'apprentissage basés sur la parcimonie de l'information. Ce champ de PSF pourra ensuite être utilisé dans la mesure des formes des galaxies. L'impact des erreurs de mesures (PSF et mesure de forme) sur l'estimation des paramètres cosmologiques sera étudié.

  • Titre traduit

    Euclid Weak Lensing: PSF, galaxy shape measurements and the impact of errors on cosmological parameters


  • Résumé

    The Euclid satellite, to be launched in 2020, will observe the sky in optical and infrared, and will be able to map large scale structures and weak lensing distortions out to high redshifts. Weak gravitational lensing is thought to be one of the most promising tools of cosmology to constrain models. Weak lensing probes the evolution of dark-matter structures and can help distinguish between dark energy and models of modified gravity. Thanks to the shear measurements, we will be able to reconstruct a dark matter mass map of 15000 square degrees. These shear measurements are derived from the galaxy shapes, which are blurred by the PSF (point-spread function) of the optical imaging system. One of the main problems to achieve the scientific goals is therefore the need to model the PSF of the instrument with a very high accuracy. The PSF field can be estimated from the stars contained in the acquired images. It has to take into account the spatial and spectral variation of the PSF. An additional problem to take care of is the subsampling of the images. Once the PSF is correctly modelled, we need to derive the shear from galaxy shapes. The goal of the PhD consists first in finding a robust method to build the 3D PSF field (two spatial and one spectral dimensions) using interpolations tools on the adequate manifold. As this manifold is unknown, it has to be learned using recent learning techniques based on sparse data representation. The PSF field can then be used as ingredient for galaxy shape measurements. Both PSF estimation and shape measurement have some limitations, and are affected by statistical and systematic errors. An important step will be the study of the propagation of these errors from measurements to cosmological parameters.