Thèse Tester les Modèles Cosmologiques avec la Forêt Lyman-Alpha du Grand Relevé Desi. H/F - Doctorat.Gouv.Fr
Thèse Tester les Modèles Cosmologiques avec la Forêt Lyman-Alpha du Grand Relevé Desi. H/F
Doctorat.Gouv.Fr · Paris - 75 · CDD
Les missions du poste
Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Image, Cosmos et Simulation Laboratoire de recherche : Département de Physique des Particules Direction de la thèse : Eric ARMENGAUD ORCID 0000000176005148 Début de la thèse : 2027-10-01 Date limite de candidature : 2027-06-01T23:59:59 La cosmologie moderne fait face à des défis majeurs. Le modèle standard CDM repose sur l'énergie noire et la matière noire, dont les effets sont bien mesurés mais dont la nature reste inconnue. Surtout, la précision croissante des observations y révèle des fissures : les mesures du pic BAO (oscillations acoustiques de baryons) du relevé DESI, interprétées dans CDM, sont difficilement réconciliables avec celles du fond diffus cosmologique (CMB). Cette « tension » pourrait provenir d'une énergie noire dynamique ou d'autres phénomènes physiques nouveaux. Elle suscite une attention considérable : les articles DESI sur ce sujet sont, depuis deux ans, parmi les plus cités de l'astrophysique et de la physique des particules. Pour trancher, il faut de nouvelles mesures indépendantes et plus précises.
Cette thèse vise les mesures cosmologiques les plus précises à grand décalage spectral (z > 2), c'est-à-dire durant les premiers milliards d'années de l'Univers. Elle s'appuie sur la meilleure sonde de la matière à ces redshifts, la forêt Lyman-alpha : un ensemble de raies d'absorption dans les spectres de sources lointaines, offrant une tomographie du cosmos primitif, inaccessible aux relevés de galaxies et donc complémentaire. Le travail se déroulera au sein de la collaboration DESI, qui a déjà collecté un million de spectres Lyman-alpha, de loin le meilleur échantillon mondial. La fonction de corrélation à deux points, analogue à celle des galaxies, permet de mesurer le pic BAO et les échelles de distance cosmique ; DESI DR2 a déjà atteint une précision agrégée de 0,7 %. L'objectif est double : améliorer significativement cette mesure grâce à des méthodes inédites, et exploiter l'information du champ de matière à d'autres échelles que le pic BAO pour contraindre les modèles cosmologiques.
La thèse se déroulera dans le groupe de cosmologie de l'IRFU/DPhP (CEA Paris-Saclay), à la pointe de l'analyse Lyman-alpha depuis plus d'une décennie et très impliqué dans DESI. L'étudiant(e) sera membre actif du Working Group Lyman-alpha de DESI, co-dirigé par Eric Armengaud de 2024 à 2026, et collaborera étroitement avec les partenaires européens et américains.
Deux innovations sont prévues :
- Améliorer la précision du BAO. Développer pour la première fois la reconstruction du BAO pour le Lyman-alpha. Éprouvée sur les galaxies, cette méthode demande des innovations techniques ici. En corrigeant partiellement les mouvements gravitationnels qui brouillent le signal, elle réduira l'incertitude sur la position du pic et affinera la mesure du taux d'expansion. Après validation sur simulations, elle sera appliquée aux données DESI DR3 et DR4.
- Exploiter toutes les échelles du champ de densité. En lien avec des efforts similaires du groupe sur les galaxies DESI, implémenter une méthode d'inférence par simulations (SBI) exploitant tout le champ de densité, y compris le régime non linéaire, à partir de simulations numériques. Cela ouvrira la voie à des analyses combinées et multi-sondes inédites sur le taux de croissance des structures ou les non-gaussianités primordiales, signature de l'inflation.
Ces contributions s'inscrivent dans la livraison des résultats cosmologiques finaux de DESI avec le Lyman-alpha, étape décisive alors que la cosmologie s'interroge sur son modèle standard. En exploitant des données sans équivalent et des méthodes de nouvelle génération, la thèse apportera des contraintes parmi les plus compétitives sur la nature de l'énergie noire et aidera à déterminer si les tensions actuelles signalent une physique nouvelle.
Un stage de recherche préalable dans l'équipe est préférable.
La cosmologie moderne fait face à des défis majeurs. Le modèle standard CDM repose sur l'énergie noire et la matière noire, dont les effets sont bien mesurés mais dont la nature reste inconnue. Surtout, la précision croissante des observations y révèle des fissures : les mesures du pic BAO (oscillations acoustiques de baryons) du relevé DESI, interprétées dans CDM, sont difficilement réconciliables avec celles du fond diffus cosmologique (CMB). Cette « tension » pourrait provenir d'une énergie noire dynamique ou d'autres phénomènes physiques nouveaux. Elle suscite une attention considérable : les articles DESI sur ce sujet sont, depuis deux ans, parmi les plus cités de l'astrophysique et de la physique des particules. Pour trancher, il faut de nouvelles mesures indépendantes et plus précises.
Amélioration des mesures du BAO et de l'inférence cosmologique à grand redshift avec la forêt Lyman-alpha
Cette thèse vise les mesures cosmologiques les plus précises à grand décalage spectral (z > 2), c'est-à-dire durant les premiers milliards d'années de l'Univers. Elle s'appuie sur la meilleure sonde de la matière à ces redshifts, la forêt Lyman-alpha : un ensemble de raies d'absorption dans les spectres de sources lointaines, offrant une tomographie du cosmos primitif, inaccessible aux relevés de galaxies et donc complémentaire. Le travail se déroulera au sein de la collaboration DESI, qui a déjà collecté un million de spectres Lyman-alpha, de loin le meilleur échantillon mondial. La fonction de corrélation à deux points, analogue à celle des galaxies, permet de mesurer le pic BAO et les échelles de distance cosmique ; DESI DR2 a déjà atteint une précision agrégée de 0,7 %. L'objectif est double : améliorer significativement cette mesure grâce à des méthodes inédites, et exploiter l'information du champ de matière à d'autres échelles que le pic BAO pour contraindre les modèles cosmologiques.
La thèse se déroulera dans le groupe de cosmologie de l'IRFU/DPhP (CEA Paris-Saclay), à la pointe de l'analyse Lyman-alpha depuis plus d'une décennie et très impliqué dans DESI. L'étudiant(e) sera membre actif du Working Group Lyman-alpha de DESI, co-dirigé par Eric Armengaud de 2024 à 2026, et collaborera étroitement avec les partenaires européens et américains.
Deux innovations sont prévues :
- Améliorer la précision du BAO. Développer pour la première fois la reconstruction du BAO pour le Lyman-alpha. Éprouvée sur les galaxies, cette méthode demande des innovations techniques ici. En corrigeant partiellement les mouvements gravitationnels qui brouillent le signal, elle réduira l'incertitude sur la position du pic et affinera la mesure du taux d'expansion. Après validation sur simulations, elle sera appliquée aux données DESI DR3 et DR4.
- Exploiter toutes les échelles du champ de densité. En lien avec des efforts similaires du groupe sur les galaxies DESI, implémenter une méthode d'inférence par simulations (SBI) exploitant tout le champ de densité, y compris le régime non linéaire, à partir de simulations numériques. Cela ouvrira la voie à des analyses combinées et multi-sondes inédites sur le taux de croissance des structures ou les non-gaussianités primordiales, signature de l'inflation.
Ces contributions s'inscrivent dans la livraison des résultats cosmologiques finaux de DESI avec le Lyman-alpha, étape décisive alors que la cosmologie s'interroge sur son modèle standard. En exploitant des données sans équivalent et des méthodes de nouvelle génération, la thèse apportera des contraintes parmi les plus compétitives sur la nature de l'énergie noire et aidera à déterminer si les tensions actuelles signalent une physique nouvelle.
Un stage de recherche préalable dans l'équipe est préférable.
La cosmologie moderne fait face à des défis majeurs. Le modèle standard CDM repose sur l'énergie noire et la matière noire, dont les effets sont bien mesurés mais dont la nature reste inconnue. Surtout, la précision croissante des observations y révèle des fissures : les mesures du pic BAO (oscillations acoustiques de baryons) du relevé DESI, interprétées dans CDM, sont difficilement réconciliables avec celles du fond diffus cosmologique (CMB). Cette « tension » pourrait provenir d'une énergie noire dynamique ou d'autres phénomènes physiques nouveaux. Elle suscite une attention considérable : les articles DESI sur ce sujet sont, depuis deux ans, parmi les plus cités de l'astrophysique et de la physique des particules. Pour trancher, il faut de nouvelles mesures indépendantes et plus précises.
Amélioration des mesures du BAO et de l'inférence cosmologique à grand redshift avec la forêt Lyman-alpha
Le profil recherché
M2 en astrophysique ou physique fondamentale / particules.
