Projet ANR-14-ACHN-0021 – DEEPDARKFOREST : Dans la profonde et sombre forêt Lyman-alpha: Explorer l'énergie sombre et la formation des galaxies en utilisant la milieu intergalactique
Programme : Accueil de Chercheurs de Haut Niveau (@RAction) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Matthew Pieri (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille)
Partenaires : Laboratoire public
Montant : 400000.0 euros
Durée : 60 mois
Résumé : Au cours des 5 dernières milliars d'années, l'expansion de l'univers s'est accélérée en raison d'une force de répulsion que nous appellons «l'énergie sombre». Notre objectif est de comprendre la nature de ce mystérieux phénomène qui domine la composition de notre univers. Nous travaillons à la réalisation de cet objectif en étudiant l'apparition de l'expansion grace à des mesures faites lors des 14 millards d'années de l'histoire de l'univers. Dans le cadre du relevé BOSS, j'explore l'univers à grand redshift (jusqu'à 11 milliards d'années).
Les galaxies et le gaz intergalactique, qui se situe entre ces dernières, sont distribués dans une sorte de «toile cosmique» gargantuesque. Les ondes du Big Bang sont gelés dans cette toile cosmique et agissent comme un étalon de mesure sur le ciel, ce qui nous permet de quantifier le taux d'expansion. La lumière des quasars d'arrière-plan peut être utilisée pour révéler ce gaz par absorption en spectroscopie. A l'aide de 140 000 spectres, nous avons déjà construit une image 3D de la toile cosmique. Alors que le relevé BOSS touche à sa fin, j'ai obtenu la mesure la plus précise du taux d'expansion de l'univers jamais effectué depuis la formation du Fond Diffus Cosmologique (CMB). Avec ces observations de haute précision, je révèle un différent intrigant avec les modèles standard basées sur des mesures de Planck du CMB, peut-être en rapport avec une nouvelle physique.
De plus, les galaxies formatrices d'étoiles produisent des vents violents qui voyagent jusque dans le milieu intergalactique et changent la façon dont les étoiles et les galaxies se forment et évoluent. J'utilise les observations de quasars pour étudier ces vents en recherchant les éléments lourds comme l'oxygène et le carbone.  En utilisant les données BOSS, j'ai effectué des mesures de gaz autour des galaxies avec une précision exquise, alors qu'une foule de renseignements sur la formation des galaxies attendent d'être exploités. Il est déjà clair que ces mesures sont sensibles à la structure sur des échelles minuscules, plus d'un million de fois plus petite que les ondes acoustiques décrites ci-dessus. D'où ma proposition de comprendre à la fois les échelles les plus petites et les plus grandes en cosmologie moderne en utilisant le même jeu de données, qui est d'ores-et-déjà disponible et particulièrement riche.
Je suis membre de la petite équipe qui a mené cette recherche, dans le cadre de la grande collaboration BOSS. BOSS fait partie du projet ayant le plus grand impact en astronomie - le "Sloan Digital Sky Survey (SDSS)" conduit aux Etats-Unis. eBOSS prendra la suite de BOSS en 2014, améliorant la précision à grand redshift et permettant d'étendre à des redshifts intermédiaires à l'aide de l'absorption du carbone. J'ai écrit un papier (auteur unique) décrivant cette nouvelle approche et je suis donc préparé pour conduire ce travail en tant qu'expert principal. Je contribue aux deux relevés sur l'énergie sombre de la prochaine génération qui doivent débuter à la fin de 2018. L'un fait partie du Dark Energy Spectroscopic Instrument (ou DESI) et s'appuie essentiellement sur le patrimoine intellectuel de SDSS. L'autre est une partie de WEAVE (un relevé pour le télescope William Herschel), qui est un effort européenne. L'établissement d'accueil dispose d'un accès illimité à ces deux relevés.
J'ai récemment accepté une chaire d'excellence IdEx (A*MIDEX «Rising Stars») pour rejoindre l'institut hôte, le Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), en Septembre 2014. Mais en acceptant cette chaire, je perds mon adhésion eu relevé SDSS au moment ou eBOSS débute. Afin de maintenir les activités décrites ci-dessus, il est de la plus haute importance que je reste un élément central de l'équipe SDSS. Je demande ici un financement pour assurer mon adhésion à eBOSS, celle d'un postdoc financé par l'ANR, et le financement d'une 3ème année pour mon postdoc A*MIDEX afin de procéder à l'interprétation des vents galactiques.