Cosmologie et supernovas Ia : influence des vitesses propres et recherche d'anisotropies avec LSST

Les supernovas de type Ia (SNIa) sont des objets transitoires, observables pour une duree de quelques mois et dont la luminosite a son maximum equivaut a celle d'une galaxie entiere. Une fois standardisees (c'est a dire corrigees de leurs principales variabilites), elles representent, un excellent indicateur de distance et ont permis de mettre en evidence, en 1998, ce que l'on peut representer comme une acceleration de l’expansion de l'Univers. Cette these s’interesse a trois points qui concerne l’etude de la cosmologie par les SNIa :En premier lieu on s'interesse a la chaine de production des donnees et a la qualite des images pour le Large Synoptic Survey Telescope (LSST), qui couvrira un large eventail de domaines scientifique, y compris l'observation des SNIa. Actuellement en preparation pour LSST (dont les observations commenceront en 2020), cette chaine de production a ete testee en effectuant le traitement d’images provenant d’un releve anterieur (champ profond du CFHT). Les parametres de qualite astrometriques et photometriques presentent une dispersion legerement superieure a celle requise par le cahier de charges du LSST. En ce qui concerne la photometrie, les sources de cette dispersion restent a etre comprises. Pour ce qui est de l'astrometrie, la qualite obtenue sera vraisemblablement suffisante lorsque l'ajustement par astrometrie simultanee sera implemente.Ensuite, on propose une methode permettant de corriger l'effet induit par les vitesses propres des SNIa se trouvant dans des amas de galaxies. En effet, ces vitesses propres sont particulierement importantes du fait des interactions gravitationnelles, et perturbent la mesure du decalage spectral cosmologique lie a l'expansion de l'Univers. On a pris en compte un echantillon de 145 SNIa a faible decalage spectral (0,005 < z < 0,123), observees par la collaboration Nearby SuperNova Factory. Parmi ces SNIa, 11 SNIa ont ete associees a des amas de galaxies. Ces corrections de vitesses propres ont ainsi permis de diminuer la dispersion sur le diagramme de Hubble de 0,137+/-0,36 mag a 0,130 +/- 0,38 mag, pour les SNIa appartenant a des amas. Bien que le poids de ces corrections soit relativement modeste, on a montre qu'elles sont statistiquement significatives. Ce type de corrections pourraient etre prises en consideration dans de futures analyses cosmologiques. Enfin on s'interesse a la question de la detectabilite de possibles anisotropies de l’expansion de l'Univers avec les donnees de SNIa. Etant donne que la distribution spatiale des donnees actuelles est connue pour limiter la detection d’une anisotropie dans les distances mesurees des SNIa, on a etabli des simulations permettant de determiner si un effet dipolaire d'amplitude comparable a la borne superieure des observations actuelles (AD=10-3) pourrait etre detecte avec les observations futures du LSST. Plusieurs scenarios ont ete consideres, chacun considerant un nombre de SNIa different. Chacun de ces scenarios est etudie suivant deux variantes correspondant a deux directions, l'une (polaire) pour laquelle la distribution de donnees de LSST serait la plus symetrique possible, l'autre suivant une direction perpendiculaire a celle-ci (equatoriale). On montre que pour les simulations comportant 5000 SNIa, un dipole d’amplitude AD=10-3 serait detecte independamment de sa direction. On constate que la distance statistique entre les distributions obtenues pour un dipole simule et les simulations sans dipole augmente a mesure que le nombre de SNIa simulees est grand. On constate aussi que cette distance statistique est plus grande pour les dipoles alignes sur la direction equatoriale que pour ceux suivant la direction polaire. (...)