Des relevés spectroscopiques de galaxies à raies d'émission aux contraintes cosmologiques : d'eBOSS à DESI

From emission line galaxy spectroscopic surveys to cosmological constraints : from eBOSS to DESI Les relevés spectroscopiques de galaxies sont riches d'information cosmologique. Les ondes acoustiques qui se sont propagées dans l'Univers primordial ont laissé une signature dans la distribution de matière, appelée oscillations acoustiques de baryons (BAO), à une échelle caractéristique de 150 mégaparsecs. Mesurer cette échelle dans la distribution des galaxies permet de sonder le taux d'expansion de l'Univers au cours de son histoire. Par ailleurs, les mesures des décalages spectraux des galaxies sont sensibles à leur vitesse particulière (RSD), permettant par là même de mesurer le taux de croissance des structures et de tester la relativité générale à grande échelle. Cette thèse est consacrée à la mesure par spectre de puissance des BAO et des RSD dans l'échantillon de 173 736 galaxies à raies d'émission (ELG) de la collaboration eBOSS, à un décalage spectral effectif de 0.85. Un soin particulier a été apporté à la validation de l'implémentation du modèle théorique du spectre de puissance des galaxies, et à l'estimation et correction des systématiques observationnelles, grâce à des simulations réalistes. Les principales systématiques observationnelles de ce relevé proviennent des fluctuations de la densité de cibles avec la qualité de l'échantillon photométrique utilisé pour eBOSS, dont une version plus récente est exploitée pour le relevé spectroscopique de nouvelle génération DESI. En particulier, en plus de notables fluctuations dans la densité angulaire de cibles, de fortes variations de densité en décalage spectral ont été notées en fonction de la profondeur de l'imagerie, un effet mineur dans les autres relevés d'eBOSS. Les variations résiduelles de densité angulaire ont été atténuées en supprimant le contraste de densité au-delà d'une certaine échelle, tandis que les fluctuations dans la fonction de sélection radiale ont été prises en compte en divisant le relevé en sous-ensembles de profondeur photométrique équivalente. Ce faisant, le spectre de puissance mesuré est amorti à grande échelle, ce qui nécessite de corriger la prédiction théorique par des termes dits de contrainte intégrale, un projet original de cette thèse, qui a aussi permis d'améliorer certains procédés des analyses réalisées jusqu'alors. Les mesures RSD et BAO obtenues avec les ELG d'eBOSS sont combinées avec celles des autres relevés de grandes structures de la collaboration SDSS, et les implications cosmologiques sont exposées. Cette thèse se termine par un bilan des différentes systématiques observationnelles et d'analyse entachant la mesure cosmologique, et de pistes pour contrôler le budget systématique des futurs relevés spectroscopiques, comme DESI.