Modélisation et Traitement Statistique des Données
Contexte Scientifique
Contexte Scientifique
L'analyse statistique des données astronomiques à caractère cosmologique est une discipline en pleine expansion. Elle est liée à l'accroissement considérable des données générées par les grands programmes de sondage de l'univers. Les thématiques envisagées dans le programme de cette école concernent les grands sondages de galaxies proches (champ de vitesses cosmiques), lointaines (structures à grand redshift) et les expériences de physique des hautes énergies.
L'éfficacité des grandes cameras et des spectrographes multi-objets spécialisés permet d'envisager de couvrir des volumes d'univers importants, jusqu'à des décalages vers le rouge correspondant à une époque où l'univers n'avait que 10% de son âge actuel. Plusieurs centaines de milliers, voire des millions, de galaxies sont maintenant observées de façon routinière. L'analyse statistique détaillée de ces grands sondages revêt alors une importance capitale puisqu'il s'agit de quantifier les propriétés de classes d'objets constituant l'univers, et de mesurer leur évolution au cours du temps. L'étude de l'agrégation des galaxies, leur répartition en luminosité, et ce pour différents types d'environnements, permet de poser les références observationnelles auxquelles les modèles d'univers doivent se contraindre.
Les expériences de physique des hautes énergies requièrent la manipulation d'un flot impressionant de données ainsi que la maîtrise du bruit de fond dans lequel le signal recherche est souvent noyé. Un certain nombre de collaborations expérimentales regroupant des physiciens des particules se sont penchées sur des problèmes en étroite relation avec la cosmologie et l'astrophysique. Par exemple, EROS et AGAPE sondent le halo galactique a la recherche d'objets sombres. Ces derniers engendrent des amplifications lumineuses par effet de lentille gravitationnelle sur des étoiles lointaines. Le taux d'événements extrêmement faible implique une parfaite maîtrise de la manipulation statistique des données. D'autre part, les télescopes à effet Cerenkov atmosphérique (CAT, CELESTE) ou marin (ANTARES) cherchent à mettre en évidence des photons ou des neutrinos cosmiques de haute énergie. Ces derniers sont produits de manière conventionnelle par la spallation de protons cosmiques sur le gaz interstellaire. Ils sont également susceptibles d'être produits de manière plus exotique, en relation avec l'hypothèse que la matière noire pourrait être d'origine supersymétrique. Dans ces recherches, la faiblesse du signal attendu rend crucial l'élimination du bruit de fond. La reconnaissance des gerbes est également un délicat problème de traitement des données. La masse cachée pourrait être constitue de particules neutres et massives aux faibles interactions : les neutralinos. EDELWEISS recherche activement les interactions directes de ces particules évanescentes avec des bolomètres ou des scintillateurs. Le bruit de fond, dont les neutrons sont à l'origine, est le problème essentiel. La modulation annuelle est une technique qui pourrait permettre de s'en affranchir.
Les échéances et les objectifs scientifiques des ces grands programmes nous motivent pour cette école qui doit préparer les astrophysiciens et physiciens au traitement aux techniques d'analyse et aux interprétations scientifiques des résultats. Cette série de cours a pour objectif d'approfondir l'outil statistique pour la modélisation des données.
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