Projet ANR-12-JS05-0006 – AMALGAM : Ajustement de Modèle Appliqué aux Lentilles Gravitationnelles dans les AMas de galaxies.
Programme : JCJC - SIMI 5 - Physique subatomique et théories associées, astrophysique, astronomie et planétologie (JCJC SIMI 5)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Raphael Gavazzi (Institut d'Astrophysique de Paris)
Partenaires : Institut d'Astrophysique de Paris
Montant : 166629.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 30 mois
Résumé : Ajustement de Modèle Appliqué aux Lentilles Gravitationnelles dans les AMas de GalaxiesCaracterisation des proprietes lensing (strong, weak et regime intermediaire de flexion) pour les amas de galaxies presents dans les archives des telescopes CFHT et Subaru.
Masse et sous-structure des amas de galaxiesLes objectifs sont l'analyse du plus grand échantillon d'amas de galaxies massifs pris dans les archives des télescopes CFHT et Subaru pour en mesurer les signaux weak lensing (shear via SExtractor), strong lensing (statistique et caractérisation des événements dans les amas par opposition au champ), et aussi exploration du régime intermédiaire par le signal de flexion (implémentation nouvelle dans SExtractor)L'accent sera mis sur les propriétés à grande échelle des amas mais surtout sur leurs propriétés a petite échelle a travers les effets d'environnement sur les galaxies membres.L'autre enjeu est la mise au point et la validation des outils de mesure de ces signaux dans la perspective de ce projet mais aussi dans la perspective des grands relevés futurs type LSST et Euclid. C'est pour cela que nous fournissons un effort particulier de validation des codes et de contrôle précis des effets systématiques dans les mesures de forme.
Ajustement Bayesien de modeles pour la morphometrieTant le volet strong lensing que le volet weak lensing se basent sur l'ajustement rapide et robuste de profils de brillance de galaxies qui porteront la signature des effets de lensing. Pour le weak lensing et la flexion nous voulons analyser de manière massive de très nombreuses galaxies alors que pour le  strong lensing il s'agit d'une approche plus ciblée sur des sources préselectionnées.Le prérequis pour ces mesures est une série d'images multi-bandes profondes mais «non stackées« car nous voulons mettre en place les meilleures méthodes de contrôle des variations de PSF qui ne peuvent être obtenues que sur des poses indépendantes.Nous avons soumis le programme de mesure de shear  aux tests proposés dans le cadre du challenge «great3« et sommes en train de participer au challenge «ARCLETS«.Les mesures de flexion seront implémentées et testées dans SExtractor et combinées aux contraintes de shear et de strong lensing.Nous allons également utiliser notre riche photométrie multibande pour calculer des redshifts photométriques sur les sources d'amas en collaboration avec l'équipe du LAM.
Résumé de la soumission : Nous proposons de conduire à l'IAP une étude originale des effets de lentilles gravitationnelles dans un échantillon d'environ 50 amas de galaxies présents dans les archives Megacam du CFHT afin de contraindre la variation par rapport au champ des propriétés en masse des galaxies sous l'effet de l'environnement spécifique de leur amas hôte. En particulier, nous souhaitons caractériser les effets de marée qui vont tronquer leur halo de matière noire. Ce problème sera abordé aux grandes comme aux petites échelles via la mesure des effets de strong lensing et de weak lensing. Une recherche systématique des événements strong lensing permettra de mesurer les variations avec l'environnement de la section-efficace  de formation d'anneaux d'Einstein et ainsi sonder la masse des galaxies dans leur coeur (r<10kpc) alors que le cisaillement et, de manière tout à fait originale,  la flexion permettra d'étendre les contraintes jusqu'à 1-2 Mpc. Nous pourrons mesurer la variation de la taille des sous-halos de matière noire à mesure qu'ils tombent dans le potentiel de leur amas hôte.Ce projet constituera une application particulière donnant suite à une phase de développement et de test de deux nouveaux outils d'analyse lensing basés sur le puissant et très populaire programme d'extraction de sources SExtractor et ses capacités d'ajustement rapide de modèles de galaxies:- un programme ("un robot") de recherche automatique de lentilles fortes  sera capable d'identifier les lentilles à l'échelle des galaxies dans des données grand champ (autour d'amas pour le présent projet)- Un programme rapide de mesure de forme des galaxies capable de déduire les effets de weak lensing aux ordre 2 et 3 dans les dérivées du potentiel, c'est-à-dire capable de mesure le cisaillement et la flexion en tenant compte des poses individuelles, de la connaissance d'un ou plusieurs filtres et capable de gérer les chevauchements d'objets.Tout en visant en priorité le projet immédiat d'analyse des amas dans l'archive du CFHT,  nous garderons à l'esprit les développements possible de ces projet et les futures extensions qui seront rendues possibles par la future génération de grands relevés cosmologiques tels qu'Euclid ou le LSST. Tous nos outils seront construits avec ces spécifications (contrôle des systématiques, rapidité, fonction de sélection) à l'esprit.Toutes les données réduites et de haut niveaux seront rendues publiques ainsi que nos programmes.
Résultats : Nous avons mis en place le pipeline d'analyse des données CFHT et Subaru. Quelques détails restent à mettre au point mais l'ensemble de la réduction des données devrait être terminé en novembre 2014. Les premiers amas de galaxies réduits d'un bout à l'autre sont de très bonne qualité (sauf quelques effets de fringing en band z)
La validation de la méthode de mesure de shear dans le cadre du Challenge Great3 a été extrêmement fructueuse puisque notre méthode parvient à la seconde place (ex-aequo) sur une vingtaine d'équipes internationales.  Les effets systématiques sont d'ores et déjà proches des spécifications imposées par les grands relevés cosmologiques comme DES, LSST et Euclid.
De meme, le programme de reconstruction strong lensing est au point et attend la reduction de l'ensemble des donnees.
Perspectives : Outre les objectifs d'analyse lensing (multi-régime) du plus grand échantillon d'amas de galaxies, nous ambitionnons de porter nos outils de mesure lensing le plus près possible des besoins en précision imposes par les futurs grands relevés cosmologiques que sont le LSST et surtout Euclid.
Publications et brevets : 1 Poster et 2 participations orales à des conférences internationales.
2 articles propres au Challenge Great3 en cours de rédaction.
2 articles sur l'analyse des données CFHT et Subaru et sur le détail de la mesure de shear (SExtractor) sont en cours de rédaction.