La relation d'échelle SZ-Masse du Grand Programme SZ de NIKA2 : Analyses, effets systématiques et applications à la cosmologie

Les amas de galaxies sont des traceurs idéaux de la matière dans l’Univers, car ils se situent aux pics de densité de matière. En étudiant leur distribution en masse et en redshift, nous pouvons obtenir des informations sur la distribution de matière dans l’Univers et son évolution au cours du temps. De ce fait, les amas de galaxies représentent une sonde cosmologique de premier plan. Les amas peuvent être observés et détectés dans le domaine millimétrique grâce à l’effet Sunyaev-Zeldovich thermique (tSZ), une distorsion spectrale du spectre du fond diffus cosmologique (CMB) causée par l’interaction des photons du CMB avec le gaz chaud ionisé du milieu intra-amas. L’observable SZ peut être reliée à la masse des amas de galaxies avec une relation d’échelle qui est obtenue grâce à l’étude détaillée d’un petit échantillon d’amas observé à haute résolution angulaire. Ces relations d’échelle sont ensuite utilisées dans les grands catalogues d’amas pour estimer leurs masses et contraindre certains paramètres cosmologiques.Il est donc important d’étalonner précisément la relation d’échelle SZ-Masse tout en prenant en compte les effets systématiques, comme l’état dynamique des amas de galaxies, qui peuvent affecter les analyses cosmologiques.Cette thèse s’inscrit dans le cadre du grand programme SZ (LPSZ) de la collaboration internationale NIKA2, qui exploite les observations à haute résolution angulaire de l’effet SZ afin d’étudier les propriétés thermodynamiques d’un échantillon d’amas distants (0.5 < z < 0.9).L’un des objectifs scientifiques est d’étalonner la relation d’échelle SZ-Masse avec des amas à haut redshift qui n’avaient jamais été utilisés pour ce type d’étalonnage. Les travaux réalisés au cours de cette thèse portent sur des thématiques allant des observations avec NIKA2 jusqu’à l’obtention des contraintes cosmologiques à l’aide de grands relevés d’amas de galaxies.J’ai pris part à différents tests systématiques sur les données de NIKA2, tels que l’impact du filtrage ou l’estimation de bruit. Ces travaux ont été pris en compte dans l’élaboration de l’analyse de référence du LPSZ, qui garantit des profils thermodynamiques et des quantités intégrées fiables.J’ai également construit une méthode robuste pour étalonner la relation d’échelle tout en prenant en compte les effets systématiques spécifiques à l’échantillon du LPSZ, en particulier la fonction de sélection. Ce travail s’est appuyé sur des simulations pour étudier et caractériser ces effets systématiques en détail. Grâce à ces simulations, j’ai pu entraîner et tester différentes méthodes d’apprentissage supervisé afin d’intégrer ces effets dans les analyses du LPSZ.En parallèle, un classificateur a été développé pour déduire l’état dynamique des amas à partir de leurs cartes à 150 GHz. Ce classificateur repose sur des paramètres morphologiques extraits des cartes observées à haute résolution angulaire grâce à NIKA2. Ce travail s’appuie sur la simulation hydrodynamique The Three Hundred afin d’entraîner et de valider le classificateur utilisé.Finalement, j’utilise la relation d’échelle obtenue grâce aux données du LPSZ pour étudier son impact sur les résultats cosmologiques actuels. Ces résultats pourront être utilisés afin d’étudier le lien entre la modélisation de la relation d’échelle et les tensions observées entre les contraintes cosmologiques issues du comptage d’amas d’une part et du CMB d’autre part.