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Post-inflationary non-Gaussianities on the cosmic microwave backgroundSu, Shi Chun January 2015 (has links)
The cosmic microwave background (CMB) provides unprecedented details about the history of our universe and helps to establish the standard model in modern cosmology. With the ongoing and future CMB observations, higher precision can be achieved and novel windows will be opened for studying different phenomena. Non-Gaussianity is one of the most exciting effects which fascinate many cosmologists. While numerous alternative inflationary models predict detectable primordial non-Gaussianities generated during inflation, the single-field slow-roll inflation of the standard model is known to produce negligible non-Gaussianities. However, post-inflationary processes guarantee the generation of non-Gaussianities through the nonlinear evolution of our universe after inflation, regardless of the underlying inflationary theory. These non-Gaussianities not only may contaminate the potential primordial non-Gaussian signals, but also may offer independent tests for late-time physics (such as General Relativity). Therefore, it is of great interest to study them quantitatively. In this thesis, we will study the post-inflationary non-Gaussianities in two main aspects. First, we calculate the CMB bispectrum imprinted by the 2nd-order perturbations during recombination. We carry out a numerical calculation including all the dominant effects at recombination and separate them consistently from the late-time effects. We find that the recombination bispectrum is subdominant compared to the ISW-lensing bispectrum. Although the effect will not be detectable for the Planck mission, its signal-to-noise is large enough that they present themselves as systematics. Thus, it has to be taken into account in future experiments. Second, we formulate the lensing, redshift and time-delay effects through the Boltzmann equation. The new formalism allows us to explicitly list out all the approximations implied in the canonical remapping approach. In particular, we quantify the correction of the CMB temperature power spectrum from the lens-lens couplings and confirm that the correction is small.
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Détection de l'effet de lentille gravitationnelle dans les données de Planck-HFI / Detection of CMB lensing in Planck-HFI dataLavabre, Alexis 25 May 2011 (has links)
Le satellite Planck est le satellite de troisième génération visant à observer le fond diffus cosmologique. La résolution et la sensibilité de ses instruments permettent pour la première fois de mettre en évidence les effets de lentille gravitationnelle subis par les photons du fond diffus cosmologique. Cette thèse présente une méthode originale de détection de ces effets dans les données de l'instrument HFI de Planck.La première partie donne dans un premier temps, une description générale du modèle standard de la cosmologie et de la physique du fond diffus cosmologique. Elle aborde ensuite en détails l'effet de lentille gravitationnelle, en se concentrant plus particulièrement sur son impact sur les observables du fond diffus cosmologique. Elle termine par une présentation du satellite Planck et de ses instruments.La seconde partie se concentre sur la description d'un ensemble d'outils de simulations et d'analyse que j'ai développé au cours de ma thèse afin de réaliser la première détection des effets de lentille gravitationnelle sur le fond diffus cosmologique. Elle présente la méthode originale employée qui repose sur une analyse des cartes du ciel par morceaux, permettant de s'affranchir des zones du ciel les plus contaminées. On trouvera également dans cette partie une caractérisation, de l'estimateur du champ de potentiel de lentille, pour des cartes masquée, en présence de bruit inhomogène ainsi que la présentation d'une méthode pour corriger les biais de l'analyse à l'aide de simulations Monte-Carlo.La dernière partie, est consacrée au travail sur les données de l'instrument HFI. Le premier chapitre présente l'application de la méthode d'analyse précédente aux cartes des observations combinées à 143GHz et 217GHz ainsi que la carte issue de la séparation des composantes avec l'algorithme GMCA. Les résultats montrent un spectre de puissance de la déflexion compatible avec le spectre attendu, dans un modèle lambda CMB, calculé à partir des paramètres cosmologiques issus de WMAP intégrant sept années d'observations. Les points de mesure, issus du spectre combiné des cartes à 143GHz et 217GHz, pour les multipôles inférieurs à 500, donnent un Chi2 par degré de liberté de 1.26. Finalement, le dernier chapitre présente l'algorithme de compression des données de l'instrument HFI à bord du satellite. Il traite en détail le réglage et le suivi des paramètres de compression et du débit des données, depuis le lancement du satellite et fait le bilan sur les erreurs de compression rencontrées / The Planck satellite is the third generation experement dedicated to the observation of the cosmic microwave backgroud (CMB). The resolution and sensibility of its intruments allow for the first time the detection of the weak lensing effect on CMB. This thesis present a original detection method of this effect in the data of the HFI instrument of Planck.The first part give a general description of the standard model of cosmology et the physics of the CMB. The part then presents the details of the weak lensing effect, concentrating on its impact on the CMB observables. This part ends with a description of the Planck satellite and its instruments.The second part, discribes the set of simulations and analysis tools that I have developed allowding me to make the first mesureament of the weak lensing effect on CMB. It presents the original method that I used which is based on a patch analysis of the full sky data, that is able to only take into account the less contaminated regions. This part also present the caracterisation of the lensing potential estimator for masked maps in the presence of inhomogeneous noise and introduce a method, based on Monte-Carlo simulations, that is used to correct for the biais produced by the analysis method.The last part, concentrates on the work on HFI data. The first chapter presents the application of the above method to the maps of the combined observations at 143GHz and 217GHz and the maps from component separation using GMCA algorithm. The results show a deflection power spectrum compatible with the one expect in a lambda CMB universe, calculated with the cosmological parameters estimated by WMAP including seven years of observations. Using the points, from the combined estimation from the 143GHz and 217GHz maps, for multipole smaller than 500, gives a 1.26 Chi2 by degree of freedom. Finally, the last chapter presents the comression algorithm used onboard to compression HFI data. It gives the details of the tunning and the following of the compression parameters and the data rate, since the launch and summarize the results on the compression errors
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