Thèse les Amas de Galaxies pour Contraindre les Composantes Sombres de l'Univers H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes École doctorale : PHYS - Physique Laboratoire de recherche : Laboratoire de Physique Subatomique et Cosmologie Direction de la thèse : Céline COMBET ORCID 0000000164871866 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-04-24T23:59:59 Les amas de galaxies sont les structures gravitationnellement liées les plus massives dans l'Univers. De par leur masse et leur densité, ce sont des laboratoires privilégiés pour contraindre les propriétés de la matière noire. Par ailleurs, l'abondance des amas dans l'univers apporte des informations précieuses et complémentaires aux autres sondes cosmologiques pour contraindre les paramètres du modèle cosmologique, dont l'énergie noire. Cette thèse propose de travailler autour de ces deux aspects, dans le cadre de relevés de galaxies majeurs de la décennie à venir, Euclid (télescope spatial) et Rubin/LSST (observatoire au sol), dont les premières livraisons de données sont prévues entre 2026 et 2028.

La matière noire se trouve en telle quantité dans les amas de galaxies, qu'une éventuelle déviation du scénario standard de matière noire froide et non-collisionnelle devrait s'y manifester. Les simulations numériques prédisent ainsi que les différents scénarios de matière noire (matière noire froide, auto-interagissante, etc.) produisent des amas avec des propriétés différentes, par exemple au niveau de leur profil de densité, ou de leur granularité. Pour détecter ces effets, il est nécessaire de mesurer la distribution de matière dans les amas avec précision, et distinguer les contributions de la matière noire de celles de la matière baryonique (des processus baryoniques complexes, dépendant de l'évolution des galaxies dans ces environnements, peuvent aussi impacter la distribution de la matière noire). L'effet de lentille gravitationnelle est un outil puissant pour cela, puisqu'il permet de cartographier en 2D la distribution de matière totale dans les amas, quelle que soit sa nature et son état dynamique. En combinant l'effet de lentille forte et faible, on peut de plus cartographier la distribution de masse à toutes les échelles, du coeur extrêmement dense des amas jusqu'aux périphéries. Pour exploiter pleinement les résultats issus de ce type d'analyse, il est important de combiner avec des observations en différentes longueurs d'ondes, qui tracent les différentes composantes baryoniques présentes dans un amas : la lumière visible et infra-rouge trace la présence des galaxies et du milieu intra-amas, et les rayons X ainsi que l'effet SZ la présence du gaz chaud ionisé. L'objectif premier de cette thèse, relié à la collaboration Euclid, est donc de combiner les analyses d'effet de lentille forte et faible avec des analyses en multi-longueur d'onde pour cartographier la distribution de matière noire dans les amas de galaxies, que ce soit individuellement pour les amas les plus massifs, ou utilisant une approche statistiques pour mesurer des propriétés d'ensemble pour les amas à plus faible signal-sur-bruit.

L'étudiant.e aura par ailleurs l'opportunité de rejoindre la collaboration LSST/DESC et de contribuer aux analyses utilisant l'abondance des amas et leur signal de lentille faible pour contraindre le modèle cosmologique. Le développement du pipeline cosmologique pour les amas est en cours de développement et plusieurs nouvelles fonctionnalités, permettant par exemple de prendre en compte des effets systématiques dans l'analyses (e.g., effets de projection, contamination de l'échantillon de galaxies, etc.) restent encore à implémenter. Cette partie du travail se ferait donc dans un contexte collaboratif bien identifié, avec l'objectif de contribuer à la première analyse cosmologique avec les amas de galaxies utilisant les données Rubin/LSST.

En étant membre d'Euclid et de LSST, l'étudiant.e en thèse aura également l'opportunité de travailler sur des projets connexes au sein des deux collaborations.
Les amas de galaxies sont les structures gravitationnellement liées les plus massives dans l'Univers. De par leur masse et leur densité, ce sont des laboratoires privilégiés pour contraindre les propriétés de la matière noire. Par ailleurs, l'abondance des amas dans l'univers apporte des informations précieuses et complémentaires aux autres sondes cosmologiques pour contraindre les paramètres du modèle cosmologique, dont l'énergie noire. Cette thèse propose de travailler autour de ces deux aspects, dans le cadre de relevés de galaxies majeurs de la décennie à venir, Euclid (télescope spatial) et Rubin/LSST (observatoire au sol), dont les premières livraisons de données sont prévues entre 2026 et 2028.

- M2 avec contenu en astrophysique et la cosmologie
- Si possible, expérience passée (stage) dans ces thématiques
- Intérêt pour l'analyse de données
- Intérêt pour travail collaboratif, en équipe
- Programmation en Python, C/C++