Inaug.-diss.--Erlangen. / Paged continuously.

Cette thèse s'inscrit dans le domaine d'étude de l'Univers lointain, en particulier sur l'étude d'une période méconnue de notre Univers à savoir « la ré-ionisation ». Le choix de la sonde utilisée pour l'étude d'un Univers aussi lointain est quelque peu restreint. En effet il faut que la sonde soit visible à cette grande distance et donc que ce soit un objet extrêmement lumineux. Ainsi on se sert de galaxies très énergétiques avec un noyau galactique actif (appelées quasars) en tant que sonde. En étudiant le rayonnement de ces quasars on pourra alors caractériser l'environnement qui les entoure. Ces quasars étant des objets rares, il nous faut rechercher sur une grande surface du ciel pour espérer en obtenir quelques uns. Il existe beaucoup de projets d'observation dédiés à la cosmologie, un des futurs projets majeurs nommé Euclid sera un grand pas pour l'étude de la ré-ionisation. Ce futur satellite de l'ESA (lancement prévu en 2020) sera particulièrement performant dans l'infrarouge, permettant ainsi de détecter des quasars à des distances actuellement insondées. Afin de pouvoir bien préparer cette mission il nous faut établir et anticiper les performances attendues d'Euclid. Pour ce faire, il faut mener une étude similaire sur des données existantes puis extrapoler la performance d'Euclid. Pour ce faire, durant ma thèse, j'ai utilisé des données issues du télescope terrestre du CFHT (Canada France Hawaii Telescope) situé à hawaii au mont Mauna Kea. / The main topic of this thesis is the study of the distant Universe, particularly the study of a quite unknown period of our Universe namely "reionization." The probe's choice used in the study of a universe so far is somewhat restricted. Indeed it is necessary that the probe be visible at this distance and therefore the probe must be a very bright objet. Thus we used high-energy galaxies with an active galactic nuclei (called quasars) as a probe. By studying the emission of these quasars we can then characterize the environment around them. Because of the huge distance between us and the quasar and due to the expansion of the universe they have their light emissions shifted towards longer wavelengths. Thus, to study the young age of our universe, we need to observe objects in the infrared. These quasars are rare objects, we need to search over a large area of the sky to hope to get a few. There are many projects focused on observational cosmology, a future major project named Euclid will be a big step for the study of reionization. This future ESA satellite (launch planned in 2020) will be particularly effective in the infrared, thus allowing to detect quasars at distances currently unfathomed. In order to prepare this mission we must establish and predict the expected performance of Euclid. To do this, we must conduct a similar study on existing data and extrapolate the performance of Euclid. To do this, in my thesis, I used datas from the terrestrial telescope CFHT (Canada France Hawaii Telescope) located in hawaii at Mauna Kea.

K.Y. Mok. / Thesis (M.Ph.)--Chinese University of Hong Kong, 1986. / Bibliography: leaf 96.

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This paper will investigate the geometry that results when Euclid's fifth postulate is replaced by the Lobachevskian assumption. The investigations will be limited to the plane.

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La mission spatiale Euclid a pour but d'apporter des réponses quant à la nature de l'accélération de l'expansion de l'Univers. Afin de déterminer les propriétés de cette accélération, la mission spatiale Euclid va effectuer un relevé de galaxies sur 15 000 deg² de champ en imagerie (instrument VIS) et en spectroscopie (instrument NISP) qui requiert un contrôle des précisions instrumentales, notamment sur le système de détection. L'étude faite pendant la thèse se résume en plusieurs étapes: la première étant d'évaluer les performances du NISP à partir de la définition du rapport signal sur bruit et d'en tirer des spécifications sur le système de détection. La seconde consiste en l'étude du besoin de la caractérisation du système de détection de l'instrument, les détecteurs H2RG. À partir de cette étude, on montrera les performances d'un détecteur sur un banc de test. La troisième étape consiste en l'étude de la détection de rayons cosmiques en vol ainsi que la réalisation d'un outil pour isoler les pixels impactés lors du traitement de données au sol. Après avoir évalué les performances de l'algorithme, on montrera les résultats de l'analyse de données. La dernière partie est l'étude de l'effet de persistance affectant les détecteurs H2RG: à partir de l'impact de ce signal sur les observations du NISP, on définira le besoin de mesures de cet effet. On décrira la campagne de prise de données, accompagnée de leur analyse et de l'interprétation physique de la persistance. Ces analyses permettant de comprendre les problématiques de l'effet de persistance et ont servi à l'élaboration d'une modélisation de cet effet pour estimer quantitativement l'impact sur la mission Euclid. / The Euclid space mission aims to provide answers about the nature of the accelerating expansion of the Universe. To determine the properties of this acceleration, the Euclid space mission will conduct a survey of galaxies on a field of 15,000 deg² field of view. Each field will be studied through imaging (VIS instrument) and spectroscopy (NISP instrument) that requires control of instrumental errors, and particularly the detection system. The study made for the thesis can be summarized in several stages: the first is to assess the performance of NISP starting from the definition of the signal to noise ratio and to derive specifications on the detection system. The second is the study of the need for characterization of the detection system of the instrument, the H2RG infrared detectors. From this study, we show the performance of a detector on a dedicated test bench. The third step is the study of the detection of cosmic rays in flight as well as the realization of a tool to isolate the pixels affected using ground data processing. After evaluating the performance of the algorithm, we will show the results of the data analysis. The last part is the study of the persistence effect affecting H2RG detectors: from the impact of the signal on the observations of NISP, we will define the necessary measures for this purpose. We will describe the data acquisition campaign, accompanied by the analysis and physical interpretation of persistence. These analyzes helped to understand the issues of the persistence effect and were used to develop a model of the effect to quantitatively estimate the impact on the Euclid mission.

Le chemin parcouru par la lumière, lors de sa propagation dans l’Univers, est altéré par la présence d’objets massifs. Cela entraine une déformation des images de galaxies lointaines. La mesure de cet effet, dit de lentille gravitationnelle faible, nous permet de sonder la structure, aux grandes échelles, de notre Univers. En particulier, nous pouvons ainsi étudier la distribution de la matière noire et les propriétés de l’Energie Sombre, proposée comme origine de l’accélération de l’expansion de l’Univers. L’étude de l'effet de lentille gravitationnelle faible constitue l’un des objectifs scientifiques principaux d'Euclid, un télescope spatial de l’Agence Spatiale Européenne en cours de construction.En pratique, ce signal est obtenu en mesurant la forme des galaxies. Toute image produite par un instrument optique est altérée par sa fonction d’étalement du point (PSF). Celle-ci a diverses origines : diffraction, imperfections dans les composantes optiques de l’instrument, effets atmosphériques (pour les télescopes au sol)… Puisque la PSF affecte aussi les formes des galaxies, il est crucial de la prendre en compte lorsque l’on étudie l’effet de lentille gravitationnelle faible, ce qui nécessite de très bien connaître la PSF elle-même.Celle-ci varie en fonction de la position dans le plan focal. Une mesure de la PSF, à certaines positions, est donnée par l’observation d’étoiles non-résolues dans le champ, à partir desquelles on peut construire un modèle de PSF. Dans le cas d’Euclid, ces images d’étoiles seront sous-échantillonnée ; aussi le modèle de PSF devra-t-il contenir une étape de super-résolution. En raison de la très large bande d’intégration de l’imageur visible d’Euclid, il sera également nécessaire de capturer les variations en longueur d’onde de la PSF.La contribution principale de cette thèse consiste en le développement de méthodes novatrices d’estimation de la PSF, reposant sur plusieurs outils : la notion de représentation parcimonieuse, et le transport optimal numérique. Ce dernier nous permet de proposer la première méthode capable de fournir un modèle polychromatique de la PSF, construit uniquement à partir d’images sous-échantillonnées d’étoiles et leur spectre. Une étude de la propagation des erreurs de PSF sur la mesure de forme de galaxies est également proposée. / As light propagates through the Universe, its path is altered by the presence of massive objects. This causes a distortion of the images of distant galaxies. Measuring this effect, called weak gravitational lensing, allows us to probe the large scale structure of the Universe. This makes it a powerful source of cosmological insight, and can in particular be used to study the distribution of dark matter and the nature of Dark Energy. The European Space Agency’s upcoming Euclid mission is a spaceborne telescope with weak lensing as one of its primary science objectives.In practice, the weak lensing signal is recovered from the measurement of the shapes of galaxies. The images obtained by any optical instrument are altered by its Point Spread Function (PSF), caused by various effects: diffraction, imperfect optics, atmospheric turbulence (for ground-based telescopes)… Since the PSF also alters galaxy shapes, it is crucial to correct for it when performing weak lensing measurements. This, in turn, requires precise knowledge of the PSF itself.The PSF varies depending on the position of objects within the instrument’s focal plane. Unresolved stars in the field provide a measurement of the PSF at given positions, from which a PSF model can be built. In the case of Euclid, star images will suffer from undersampling. The PSF model will thus need to perform a super-resolution step. In addition, because of the very wide band of its visible instrument, variations of the PSF with the wavelength of incoming light will also need to be accounted for.The main contribution of this thesis is the building of novel PSF modelling approaches. These rely on sparsity and numerical optimal transport. The latter enables us to propose the first method capable of building a polychromatic PSF model, using no information other than undersampled star images, their position and spectra. We also study the propagation of errors in the PSF to the measurement of galaxy shapes.

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Les futurs sondages à grande échelle, comme la mission Euclid, produiront un large set de données qui nécessitera la mise en place de chaînes de traitement complètement automatisées pour analyser les données, extraire l'information et s'assurer que l'ensemble des exigences est respecté. À partir des données collectées, le redshift est une quantité essentielle à mesurer. Des méthodes distinctes pour l'estimation de redshift existent dans la littérature, mais il n'y a pas à l'heure actuelle une définition d'un critère de qualité automatisé pour juger de la fiabilité d'une mesure de redshift spectroscopique. Dans ce travail, nous avons présenté les techniques usuelles de l'analyse spectrale, comme le filtrage et l'extraction du continu, qui peuvent être réalisées en amont de l'estimation du redshift. Puis, nous nous sommes en grande partie intéressés à la problématique de prise de décision quant à l'évaluation de la fiabilité d'une mesure de redshift en développant une nouvelle méthodologie qui exploite les algorithmes de Machine Learning (ML) et les caractéristiques de la fonction de densité en probabilité du redshift (zPDF) définie dans un cadre bayésien.Notre idée consiste à quantifier, via le ML et des descripteurs des zPDFs, la fiabilité d'une mesure de redshift au sein de partitions distinctes qui décrivent différents niveaux de confiance. Par ex. une estimation de redshift obtenue à partir d'une zPDF multimodale ne dépeint pas le même niveau de confiance que celle obtenue à partir d'une zPDF unimodale. Nous estimons que cette nouvelle méthodologie pourra être exploitée dans le cadre de futurs sondages spectroscopiques à grande échelle comme Euclid. / Large-scale surveys, as Euclid, will produce a large set of data that will require the development of fully automated data-processing pipelines to analyze the data, extract crucial information and ensure that all requirements are met. From a survey, the redshift is an essential quantity to measure. Distinct methods to estimate redshifts exist in the literature but there is no fully-automated definition of a reliability criterion for redshift measurements. In this work, we first explored common techniques of spectral analysis, as filtering and continuum extraction, that could be used as preprocessing to improve the accuracy of spectral features measurements, then focused on developing a new methodology to automate the reliability assessment of spectroscopic redshift measurements by exploiting Machine Learning (ML) algorithms and features of the posterior redshift probability distribution function (PDF). Our idea consists in quantifying, through ML and zPDFs descriptors, the reliability of a redshift measurement into distinct partitions that describe different levels of confidence. For example, a multimodal zPDF refers to multiple (plausible) redshift solutions possibly with similar probabilities, while a strong unimodal zPDF with a low dispersion and a unique and prominent peak depicts of a more "reliable" redshift estimate. We assess that this new methodology could be very promising for next-generation large spectroscopic surveys on the ground and space such as Euclid and WFIRST.