Du pixel à la cosmologie – PISCO

Nous ne savons toujours pas ce qui provoque l'accélération de l'expansion de l'Univers. Qu'elle soit due à une constante cosmologique universelle, à une modification de la relativité générale ou à une mystérieuse énergie sombre, la réponse réside dans la valeur du paramètre w de l'équation d'état de l'énergie sombre et dans la résolution des tensions actuelles entre sondes cosmologiques qui pourraient être le signe d'une déviation au modèle standard. PISCO abordera ces deux questions en contraignant de manière optimale w et la tension autour du paramètre de croissance des structures S8 dans le relevé de cisaillement cosmique Euclid. Pour ce faire, nous exploiterons la capacité de l'apprentissage profond à extraire l’information cosmologique directement à partir des images du relevé. Nous générerons un ensemble de simulations d'images de notre Univers tel que vu par le télescope Euclid, incluant les biais observationnels et instrumentaux, ainsi que, pour la première fois, l’information cosmologique (déformations gravitationnelles dérivées de simulations à N corps) et les biais astrophysiques (rétroaction des baryons et alignements intrinsèques). Nous entraînerons ensuite un réseau de neurones convolutifs sur cet échantillon afin de mesurer les paramètres cosmologiques directement au niveau des pixels. Cette nouvelle approche représente un véritable défi et nous commencerons par revisiter chaque étape de la chaîne d'application classique des analyses de cisaillement cosmique à travers le prisme de l'apprentissage profond, à savoir la mesure des déformations gravitationnelles à partir des images et celle des paramètres cosmologiques à partir de ces déformations. PISCO résout le problème du recouvrement des galaxies qui compromet actuellement les résultats des futurs relevés de cisaillement cosmique. Il contourne également la perte d'information due au choix d'un estimateur, ce qui permettra une avancée majeure dans l'extraction de l’information cosmologique, notamment en sondant la partie non gaussienne de la distribution de matière qui est négligée par les estimateurs standards du cisaillement cosmique. Ainsi, PISCO améliorera les contraintes d'au moins un facteur 2 sur S8 et même 3 sur w par rapport aux estimateurs standards prévus pour la mission Euclid.