SCALA ist eine Kalibrationseinheit für den SuperNova Integral Feld Spektrographen (SNIFS) der am 2,2 m Teleskop der Universität Hawaii montiert ist. SCALA wurde gebaut um die Unsicherheiten in der Flusskalibration von Leuchtkraftentfernungen zu reduzieren. Dadurch erlaubt SCALA die mögliche zeitliche Veränderung der Dunklen Energie besser zu vermessen. SCALA ermöglicht die Kalibration von SNIFS relativ zu einem Laborstandard, der durch eine Photodiode realisiert ist, die relative zu einem Primärstandard am NIST (National Institute of Standards and Technology) kalibriert ist. Zur Übertragung der Kalibration werden SNIFS und die Photodiode gleichzeitig von einer monochromatischen, wellenlängen einstellbaren Lichtquelle beleuchtet. Dadurch wird ein Vergleich zwischen dem astronomischen CALSPEC System und dem Laborsystem möglich. Erste Ergebnisse von SCALA wurden in der Dissertation von Simona Lombardo vorgestellt. Wir haben nun mehrere Quellen von systematischen Effekten identifiziert, die unsere Messungen beeinflussen. Nach der Korrektur dieser Effekte stimmt die Wellenlängenabhängigkeit der Kalibration an Hand von SCALA und CALSPEC im Wellenlängenbereich 450 nm ,bis 900 nm,im Fehlerbereich von 1,5 % überein. In der Zukunft könnten die Quellen von systematischen Effekte durch Veränderungen am Messaufbau unterdrückt werden. Dies ermöglicht Vergleiche zwischen CALSPEC und SCALA im Fehlerbereich < 1%, außerdem könnte der Wellenlängenbereich bis zu 350 nm erweitert werden. / SCALA is a calibration system for the SuperNova Integral Field Spectrograph (SNIFS), which is mounted to the University Hawaii 2.2 m telescope. The aim of SCALA is to reduce the uncertainties on the flux calibration for luminosity distance measures. It therefore allows the reduction of the uncertainties on the time variability of the Dark Energy. SCALA enables us to calibrate SNIFS relative to a laboratory standard, which is realized by a photodiode, that is itself calibrated against a primary standard at NIST (National Institute of Standards and Technology). To transfer the calibration, we illuminate both the photodiode and SNIFS with a wavelength-tunable, monochromatic light source. This calibration allows us to compare the laboratory system to the astronomical CALSPEC system. The first results were presented in dissertation of Simona Lombardo. We have now identified several sources of systematic uncertainty that were affecting our measurements. After correcting for these effects, the wavelength-dependency of the calibration by SCALA agrees with the CALSPEC system in the wavelength range 450 nm to 900 nm (within our uncertainties of 1.5%). In the future, the identified sources of systematic uncertainty could be reduced through improvements to the setup. This would allow comparisons to the CALSPEC system with uncertainties < 1 % and a wavelength range extension down to 350nm.

Die Messung der dunklen Energie Ω(Λ) und des equation-of-state Parameters 𝑤 spielen in der Kosmologie eine entscheidende Rolle. Das Hubble-Diagramm einer Supernova vom Typ Ia (SNe-Ia) gibt Aufschluss über diese Parameter. Die Supernova-Kosmologie vergleicht die Lichtkurven von SNe-Ia bei verschiedenen Rotverschiebungen und Filterbändern. Die Genauigkeit der oben genannten Parameter hängt von der Genauigkeit der derzeit verfügbaren spektrophotometrischen Standards ab. Dies erfordert Fortschritte bei der Verbesserung der Verbindung zwischen den derzeitigen astrophysikalischen Flussstandards und den in den Labors etablierten Standards. CALSPEC ist ein stellares Standardnetzwerk mit einer internen Konsistenz von 0,5 %, das häufig mit STIS am Hubble-Weltraumteleskop validiert wird. Neue Instrumente wie das Vera C. Rubin-Observatorium erfordern Flusskalibrierungsunsicherheiten in der Größenordnung von 0,1 %. SCALA zielt darauf ab, die Kalibrierung des NIST-Laborstandards mit Unsicherheiten, die von den NIST-Kalibrierungsunsicherheiten dominiert werden, auf CALSPEC zu übertragen. SCALA verwendet zwei sequentielle Monochromatoren zur gleichzeitigen Beleuchtung des SNIFS+Teleskopsystems. Zwanzig Photosensoren wurden kalibriert für den Bereich zwischen 3000Å und 10 000 Å, und SCALA wurde im Juni 2022 mit den vorgeschlagenen Verbesserungen aufgerüstet. Nach Abschluss der Aufrüstung wurden in vier Nächten zwischen dem 19. und 22. Juni 2022 Standardsterne aus dem von der Supernova Factory verwendeten Standardsternnetz beobachtet. Tagsüber wurde SNIFS anhand der zuvor kalibrierten Fotosensoren kalibriert, so dass die Kalibrierung auf den NIST-Laborstandard zurückgeführt werden konnte. Es zeigte sich, dass der Kalibrierungstransfer von SCALA in der Größenordnung von 0,1 % zum gesamten Unsicherheitsbudget beiträgt. Eine Anpassung der SNIFS-Analysepipeline wird den Vergleich mit CALSPEC mit Unsicherheiten von weniger als 0,5 % ermöglichen. / The measurement of dark energy Ω(Λ) and its equation of state parameter 𝑤 plays a vital role in cosmology. The Hubble diagram of a Type Ia supernova (SNe-Ia) constrains these parameters. Supernova cosmology compares the light curves of SNe-Ia at different redshifts and filter bands. The accuracy of the above parameters depends on the accuracy of currently available spectrophotometric standards. This requires advances to improve the connection between current astrophysical flux standards and those established in laboratories. CALSPEC is a standard stellar network with an internal consistency of 0.5%, frequently validated with STIS at the Hubble Space Telescope. New instruments such as the Vera C. Rubin Observatory require flux calibration uncertainties of the order of 0.1%. SCALA aims to transfer the calibration of the NIST laboratory standard with uncertainties dominated by the NIST calibration uncertainties to CALSPEC. SCALA uses two sequential monochromators to simultaneously illuminate the SNIFS + telescope system and the calibrated photodiodes with traceable calibration for the range between 3000Å to 10 000 Å. Twenty photosensors were calibrated, and SCALA was upgraded with the proposed improvements in June 2022. At the end of the upgrade, standard stars from the standard star network used by the Supernova Factory were observed for four nights between June 19 and 22, 2022. During the day, SNIFS was calibrated against the previously calibrated photosensors, allowing the calibration to be traced back to the NIST laboratory standard. It was shown that the calibration transfer from SCALA contributes in the order of 0.1%to the total uncertainty budget. An adjustment of the SNIFS analysis pipeline will allow comparison with CALSPEC with uncertainties less than 0.5%.

Cette these s'inscrit dans le cadre de l'experience SuperNova factory, une collaboration franco-americaine associant une vingtaine de chercheurs. Le but de cette experience est d'ameliorer l'utilisation des supernovae de type Ia en cosmologie en affinant notre comprehension de la diversite des SNIa et en augmentant la statistique disponible a bas redshift (entre 0.03 et 0.08).<br /><br />Apres avoir presente ces aspects, j'ai presente plus specifiquement l'experience SNfactory. Cette experience se compose de deux versants : l'un d'eux est la recherche de supernovae avec les donnees de la camera QUEST-II installee sur un telescope du Mont Palomar (Californie) et l'autre est le suivi grace a un instrument dedie nomme SNIFS installe en permanence sur le telescope de l'Universite de Hawaii au sommet du Mauna Kea.<br /><br />Mon travail a porte sur les voies spectroscopiques de SNIFS : une simulation d'un cube de donnees et une methode d'extraction de spectres par minimisation des moindres carres sont presentees ici, ainsi qu'une discussion sur le choix de la PSF a adopter. L'objectif de precision de la calibration en flux de 1 % lors de nuits photometriques peut etre atteint a l'aide d'une telle extraction.<br /><br />J'ai enfin presente une analyse d'un echantillon de dix supernovae, notamment en mesurant la vitesse d'expansion calculee a partir du decalage vers le bleu de 4 raies du spectre a l'aide d'une methode novatrice. Ces mesures montrent que 20 % de l'echantillon presente un comportement notablement different du comportement moyen.

Les supernovae de type Ia (SNe Ia) sont un des piliers de la cosmologie observationnelle moderne, celles-ci étant de bonnes chandelles standards utilisables pour des mesures de distances dans l'univers. L'analyse cosmologique à partir des SNe Ia s'appuie sur les mesures d'objets à grands et petits décalages vers le rouge (z), et actuellement le faible nombre d'observations de ces derniers constitue une source majeure d'incertitude.<br /><br />Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'expérience SNfactory, qui a pour objectif l'observation de SNe Ia proches (0.03 < z < 0.08) grâce à un spectrographe de champ intégral, SNIFS. Le travail présenté a porté d'une part sur l'étalonnage de la voie photométrique de SNIFS, et d'autre part sur l'analyse des courbes de lumière spectrophotométriques issues des données de SNIFS. Ces études ont abouties à la création du premier diagramme d'Hubble spectrophotométrique pour des SNe Ia proches.<br /><br />Une chaîne d'extraction de rapports photométriques entre nuits, nécessaires pour l'étalonnage en flux des spectres, a été mise en oeuvre. Les erreurs systématiques de ces rapports ont été estimées comme étant inférieures à 2%, et les courbes de lumière spectrophotométriques d'étoiles standards montrent une précision de 5% pour l'étalonnage absolu en flux dans des conditions non-photométriques. Les résidus du diagramme d'Hubble obtenu présentent une dispersion plus petite que celui fait avec les données disponibles à ce jour. Un ajustement cosmologique sans K-correction montre une réduction supplémentaire de 5%, qui jusqu'à présent était indistinguable de la "dispersion intrinsèque" des SNe Ia.

L'instrument SNIFS a été conçu pour l'observation des Supernovae de type Ia à bas redshit afin de mieu connaître et caractériser ces objets. Le but étant de savoir si ces objets peuvent être utilisés comme des chandelles standards afin de contraindre les paramètres cosmologiques. La première partie de cette thèse porte sur le développement d'une simulation numérique détaillée de l'instrument SNIFS. Cette simulation reproduit les données issues de l'instrument de la manière la plus réaliste possible en tenant compte de toutes les aberrations présentes, ce qui inclut l'instrument mais aussi l'atmosphère. A terme ces images pourront être utilisées pour préparer la calibration de l'instrument. Le seconde partie tente d'établir une méthode capable d'analyser les résultats produits par l'instrument SNIFS. En se basant sur des outils morphométriques, cette méthode montrera comment l'on peut comparer des séries temporelles de spectre de supernovae et extraire des informations statistiques de celles ci.