Cartographie en Lyman-alpha du Milieu Intergalactique à grand z – L-INTENSE

Nous proposons d'effectuer la première mesure de l'émission de Lyman-alpha (Lya) du milieu intergalactique à des décalages vers le rouge entre 3 et 6.5, une expérience cruciale en cosmologie observationnelle qui jusqu'à présent était impossible en raison d'un manque de sensibilité. Nous combinerons deux ensembles de données nouveaux et uniques que nous avons obtenus avec le spectrographe intégral de champ MUSE, construit sous notre direction, avec le formalisme de cartographie d'intensité (IM) (adapté à nos besoins spécifiques) pour maximiser la sensibilité de la mesure. Les données d'observation comprennent le champ "MUSE eXtremely Deep Field" (MXDF) avec 155 heures d'exposition en un seul pointé, augmenté de plusieurs champs profonds MUSE supplémentaires de 25-30 heures d'exposition chacun.

En nous appuyant sur nos récents travaux effectués avec MUSE, nous prévoyons d'atteindre une limite de luminosité de surface sans précédent (1 sigma pour une la raie d'émission Lya) <1 x 10 ^ (- 21) erg s ^ -1 cm ^ -2 arcsec ^ -2 pour le signal de cartographie d'intensité moyenne, inférieur de plusieurs ordre par rapport aux travaux précédents. Pour atteindre cet objectif ambitieux, nous devons résoudre plusieurs problèmes connexes, mais dans une certaine mesure indépendants, qui produiront à eux seuls des résultats nouveaux et intéressants: (1) Nous devons supprimer la contribution des raies à bas décalage vers le rouge par corrélation avec des échantillons de traceurs appropriés directement construits à partir de nos données MUSE. Cela comprendra l'application de la méthode IM à d'autres raies telles que [OII] ou H-beta. (2) Nous devons tenir compte de la contribution des galaxies émettrices en Lya non détectées et extrêmement faibles, ce qui nécessite de mesurer l'évolution du décalage vers le rouge de la partie faible de la fonction de luminosité des émetteurs Lya. (3) Nous devons quantifier et soustraire les contributions en Lya des galaxies détectées individuellement, c'est-à-dire leur émission interstellaire et en particulier leur émission Lya circumgalactique. Nous utiliserons de nouvelles simulations numériques cosmologiques dédiées produites par nos collaborateurs dans l'analyse, afin de valider l'approche IM, et nous guider dans l'extraction de la véritable composante intergalactique du signal total mesuré, et pour interpréter les résultats en termes de propriétés physiques du milieu intergalactique.
Outre ces objectifs principaux, les résultats de nos projets seront pertinents pour plusieurs autres questions scientifiques, telles que les implications pour la réionisation cosmique à partir de la partie faible de la fonction de luminosité LAE, et les propriétés des halos Lya autour des galaxies à z> 3.

Nous soulignons que notre projet diffère conceptuellement sur plusieurs points de la plupart des autres expériences IM en cours ou prévues: (i) Nous opérons directement sur des cubes de données spectroscopiques 3D avec une couverture de zone complète. (ii) Bien que le champ de vision de MUSE soit petit, le volume total échantillonné est toujours substantiel en raison de la large plage de décalage vers le rouge couverte. (iii) Plus important encore, nous visons explicitement à supprimer la partie dominante du signal qui peut être liée aux galaxies individuelles, en isolant uniquement la faible luminosité de la matière extrêmement ténue loin des galaxies.