Recherche de trous noirs par effet de microlentille gravitationnelle: Le projet MEMO

par Tristan Blaineau

Projet de thèse en Astroparticules et cosmologie

Sous la direction de Marc Moniez.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Particules, hadrons, énergie et noyaux: Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulation , en partenariat avec LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (laboratoire) , Applied Statistics and machine learning (AppStat) (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Depuis les premières détections d'ondes gravitationnelles, l'intérêt pour la recherche d'objets compacts de type trous noirs massifs a été fortement relancé. Par la technique des microlentilles gravitationnelles, des limites contraignantes sur l'abondance de ces objets ont été établies pour les objets de masse inférieures à quelques masses solaires. L'efficacité de détection des expériences historiques (EROS, MACHO, OGLE, MOA) était limitée par la durée des événements de microlentille provoqués par les objets très massifs. Nous avons récemment montré à l'issue d'un travail de stage, que le regroupement des bases de données de ces expériences, dont les mesures s'étalent sur un total de 27 années dans certains champs, permet d'atteindre une sensibilité compétitive sur la mesure de la contribution des trous noirs massifs (jusqu'à 100 masses solaires) au halo de la Voie Lactée. A la suite de ces travaux préliminaires, nous proposons de mener une analyse qui exploite la combinaison des bases de données publiques, baptisée projet MEMO (MOA, EROS, MACHO, OGLE). Les complications qu'il faudra affronter sont de plusieurs ordres: Il faut prévoir que la forme des courbes de lumière sera, dans certains cas, fortement affectée par les effets de parallaxe annuelle, qui se traduit par une ondulation annuelle de la courbe d'amplification; le raccordement des courbes de lumière provenant de différents instruments avec différentes bandes passantes est une entreprise délicate, mais qui a déjà été menée avec succès pour des événements de courte durée lors de la recherche de planètes extra-solaires. Ce travail d'analyse sera complété par un travail de prospective sur les performances prévisibles de LSST en matière de recherche d'effets de microlentille de longue durée, qui connaît évidemment un regain d'intérêt dans le consortium. Les questions de l'optimisation de la stratégie et de l'efficacité de détection seront notamment abordées à l'aide de simulations.

  • Titre traduit

    Search for heavy black holes through microlensing : the MEMO project


  • Résumé

    The interest for the search of compact heavy objects like black holes has been strongly boosted since the discovery of the first gravitationnal waves. Microlensing studies have established stringent upper limits on the contribution of compact objects lighter than a few solar masses to the Galactic hidden mass; but the microlensing detection efficiency of the historical surveys (EROS, MACHO, OGLE, MOA) for objects heavier than 10 solar masses, that produce very long time-scale events, was limited by the survey durations. We have recently shown that joining the databases of the different surveys -spanning a total of 27 years in some regions- should allow one to reach enough sensitivity to measure the contribution of very massive black holes (up to 100 solar masses) to the Milky-Way halo. Following these preliminary estimates, we propose to combine and analyse all the available public microlensing data, a project named MEMO (MOA, EROS, MACHO, OGLE). Several types of complications are expected : in some cases, the shapes of the light-curves will be affected by an annual parallax effect, which induces annual modulations of the magnified light-curves ; joining light-curves from different surveys with different passbands is also a delicate task, but it has already been successfully done for extra-solar planet searches through microlensing. This analysis will be complemented by a prospective study of the LSST performance (Large Synoptic Survey Telescope) to search for long duration microlensing events, a subject that is now of high priority within the consortium. The optimization of the strategy and of the detection efficiency will be studied with simulations.