Mots clés |
Fond Diffus Cosmologique, Inflation, Interférométrie Bolométrique, Imagerie-Spectral, Séparation de composante, Map-Making |
Resumé |
L'exploration de la physique de l'Univers primordial et des modèles inflationnistes à travers les modes B de la polarisation du fond diffus cosmologique (CMB) est l'un des plus grands défis de la cosmologie, avec la compréhension de la matière noire et de l'énergie noire. L'instrument QUBIC, actuellement sur son site d'observation sur le plateau de La Puna dans la province argentine de Salta, offre une nouvelle façon d'observer la polarisation du CMB en utilisant l'interférométrie bolométrique. La faiblesse du signal des modes B impose une compréhension précise des systématiques instrumentales et de la contamination des avant-plans astrophysique. L'interférométrie bolométrique apporte deux solutions majeures à ces problèmes : la self-calibration pour le contrôle des systématiques et la possibilité de réaliser une imagerie spectrale. Avec son lobe synthétique spécifique dépendant de la fréquence, QUBIC offre la possibilité d'augmenter la résolution spectrale afin de mieux caractériser les avant-plans et d'obtenir une observation fiable de la polarisation du CMB, comme démontré dans ce manuscrit. La majeure partie de cette thèse est consacrée au développement de plusieurs approches pour la reconstruction du signal (imagerie spectrale, map-making) avec QUBIC à partir des données temporelles jusqu'aux prévisions sur les mesures des paramètres cosmologiques. J'ai d'abord participé à la refonte de l'algorithme de map-making en fréquence, qui permet de reconstruire l'ensemble des données sur des sous-bandes de fréquences dans la largeur de bande physique de l'instrument. J'ai ensuite dirigé le développement de l'algorithme du Component Map-Making (CMM), un nouvel algorithme qui permet d'effectuer le map-making et la séparation de composantes au même moment. Bénéficiant du comportement spectral du lobe synthétique de QUBIC, le CMM permet la reconstruction des composantes astrophysiques de manière paramétrique, en décrivant les avant-plans à l'aide de modèles contraints. Pour exploiter pleinement l'imagerie spectrale, nous avons également mis en œuvre une approche "aveugle" (non paramétrique), où la reconstruction ne dépend plus des modèles, ce qui permet de prendre en compte des avant-plans plus complexes. La dernière partie de ce manuscrit va au-delà de l'instrument QUBIC, en explorant un éventuel interféromètre bolométrique de deuxième génération. En particulier, nous démontrons la flexibilité de l'interféromètre bolométrique du point de vue instrumental en considérant un instrument à bande ultra-large, dans lequel les détecteurs fonctionnent sur une bande extrêmement large couvrant plusieurs des bandes habituelles du CMB. Le découpage de la bande est effectué à l'aide de l'imagerie spectrale, ce qui présente l'avantage global de réduire le nombre de détecteurs nécessaires pour atteindre une sensibilité donnée. |