Published November 4, 2021 | Version v1
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Preparation for the analysis and interpretation of Euclid galaxy clusters

Description

Euclid is a Medium Class satellite mission to be launched by ESA in 2023. The Euclid satellite is mainly devoted to cosmology and intends to unveil the nature of the Dark Energy and the Dark Matter by using cosmological probes such as galaxy clusters. Euclid is composed of two instruments: the Visible (VIS) instrument and the Near Infrared Spectrometer and Photometer (NISP). This thesis is focused, first, in the characterization of the Euclid infrared detectors of the NISP instrument, and second, the construction of a synthetic catalogue for computing the selection function, essential for using galaxy clusters as cosmological probes. The first part of the thesis includes the context of the thesis, form the standard cosmological model to galaxy clusters as cosmological probes and their observational signatures in the optical and infrared wavelengths, and how to detect them, passing through an historical context of numerical simulations in cosmology. In the second part we introduce the Euclid satellite and we estimate the implications of correlated readout noise in the NISP detectors for the final in-flight flux measurements. We conclude that the final bias on the in-flight NISP flux measurements should still be negligible even in the white noise approximation, which is taken as a baseline for the Euclid on-board processing. The third part introduces two properties of galaxy clusters in the optical/infrared domain, fundamental for its detection: the luminosity function (LF) and the cluster galaxy density distribution. These properties are measured from the Euclid Mock catalogue and we reproduce them by fitting two analytical models over the full redshift and mass range of Euclid: the Schechter and the Navarro-Frenk-White (NFW) models. In the forth part of the thesis we present the same observational properties as in the third part but for hydrodynamical simulations, done in the framework of the 300. Project. Due to resolution problems in the computation of the luminosity function, we study the resolution effects in the galaxy density property for being able to simulate a more realistic cluster galaxy members distribution, this time by using an analytical Einasto profile. The last part of the thesis is dedicated to the construction of a synthetic catalogue from the analytical properties of the Euclid mock catalogue. Then we inject this cluster galaxy members catalogue into the Euclid one and we ran an identification algorithm to detect cluster, for later on computing the completeness and purity. (author)

Abstract (French)

Euclid est une mission satellite de classe moyenne qui sera lancee par l'ESA en 2023. Le satellite Euclid est principalement consacre a la cosmologie et a pour objectif de devoiler la nature de l'energie noire et de la matiere noire en utilisant des sondes cosmologiques telles que les amas de galaxies. Euclid est compose de deux instruments: l'instrument visible (VIS) et le spectrometre et photometre dans le proche infrarouge (NISP). Cette these se concentre, d'une part, sur la caracterisation des detecteurs infrarouges d'Euclide de l'instrument NISP, et d'autre part, sur la construction d'un catalogue synthetique pour le calcul de la fonction de selection, essentielle pour utiliser les amas de galaxies comme sondes cosmologiques. La premiere partie de la these comprend le contexte de la these, du modele cosmologique standard aux amas de galaxies comme sondes cosmologiques et leurs signatures observationnelles dans les longueurs d'onde optiques et infrarouges, et comment les detecter, en passant par un contexte historique des simulations numeriques en cosmologie. Dans la deuxieme partie, nous presentons le satellite Euclid et nous estimons les implications du bruit de lecture correle dans les detecteurs NISP pour les mesures finales du flux en vol. Nous concluons que le biais final sur les mesures de flux NISP en vol devrait rester negligeable, meme dans l'approximation du bruit blanc, qui est prise comme reference pour le traitement a bord d'Euclid.La troisieme partie presente deux proprietes des amas de galaxies dans le domaine optique/infrarouge, fondamentales pour leur detection: la fonction de luminosite (LF) et la distribution de densite des galaxies de l'amas. Ces proprietes sont mesurees a partir du catalogue Euclid Mock et nous les reproduisons en ajustant deux modeles analytiques sur toute la gamme de redshifts et de masses d'Euclid: les modeles de Schechter et de Navarro-Frenk-White (NFW). Dans la quatrieme partie de la these, nous presentons les memes proprietes observationnelles que dans la troisieme partie, mais pour des simulations hydrodynamiques, realisees dans le cadre du projet 300e. En raison de problemes de resolution dans le calcul de la fonction de luminosite, nous etudions les effets de resolution dans la propriete de densite des galaxies pour pouvoir simuler une distribution plus realiste des membres des galaxies de l'amas, cette fois en utilisant un profil analytique d'Einasto. La derniere partie de la these est consacree a la construction d'un catalogue synthetique a partir des proprietes analytiques du catalogue fictif Euclid. Ensuite, nous injectons ce catalogue de membres d'amas de galaxies dans le catalogue Euclid et nous utilisons un algorithme d'identification pour detecter les amas, afin de calculer ulterieurement la completude et la purete. (auteur)

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Original title (English)
Preparation a l'analyse et interpretation des amas de galaxies avec Euclid

Publishing Information

Imprint Pagination
215 p.
Report number
FRNC-TH--12600

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Notes
203 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses