Tristan BLAINEAU "Recherche de trous noirs de masse intermédiaire par effet de microlentille gravitationnelle avec les données combinées de MACHO et EROS"

jeudi 7 oct. 2021, 14:30 → 16:30 Europe/Paris

100/-1-A900 - Auditorium Joliot Curie (IJCLab)

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"Recherche de trous noirs de masse intermédiaire par effet de microlentille gravitationnelle avec les données combinées de MACHO et EROS "

Résumé :

La nature de la matière noire nous est encore inconnue. La découverte de trous noirs de masse intermédiaire par la détection d'ondes gravitationnelles a relancé l'hypothèse des trous noirs primordiaux comme composante majeure de la matière noire. Historiquement, les expériences de recherche d'effet de microlentille ont permis de déterminer des limites sur la contribution d'objets jusqu'à une dizaine de masses solaires au halo de matière noire galactique. Cependant  l'utilisation de l'effet de microlentille pour la détection d'objets plus massifs est limitée par la durée des expériences historiques, trop courtes pour être sensibles individuellement aux événements de plusieurs années provoqués par des lentilles de grande masse. Ce travail de thèse porte sur la combinaison des catalogues EROS2 et MACHO vers le Grand Nuage de Magellan, deux expériences historiques de recherche d'effet de microlentille. La combinaison des catalogues porte de 6 à 10,5 ans la durée totale d'observation pour 12,5$\times {10}^6$ objets en commun, permettant ainsi d'avoir une sensibilité importante à de très long effets de microlentille provoqués par d'éventuels trous noirs primordiaux. Le travail de combinaison et d'analyse de ces données est présenté dans cette thèse. Des effets plus complexes pouvant intervenir lors d'un effet de microlentille ont été considérés. Par exemple, l'impact de la parallaxe sur l'efficacité de l'analyse a été pris en compte. Un soin particulier a été apporté à la compréhension du \textit{blending}, en utilisant les données des télescopes spatiaux Hubble et Gaia. Les données de Gaia ont notamment permis d'estimer que la présence d'étoiles binaires dans les sources observées dans le LMC avait une effet négligeable dans le blending pour des lentilles de $sim100M_{\odot }$. Après l'étude de l'efficacité de l'analyse, de nouvelles contraintes sont posées sur la contribution maximale d'objets compacts de masses comprises entre 1 et 1000 $M_{\odot }$ dans le halo de matière noire galactique. Nous concluons que ces objets ne peuvent représenter une fraction importante de la masse du halo de la Voie Lactée.

"Search for intermediate mass black holes by gravitational microlensing with the combined MACHO and EROS data"

Abstract :

The nature of dark matter is still unknown. The discovery of intermediate-mass black holes through the detection of gravitational waves has renewed interest in the hypothesis of primordial black holes as a major component of dark matter. Historically, surveys searching for microlensing events have allowed to determine limits on the contribution to the galactic dark matter halo of objects up to ten solar masses. However, the use of the microlensing effect for the detection of more massive objects is limited by the duration of the historical experiments, which are too short to be individually sensitive to multi-year events caused by high-mass lenses. This thesis focuses on the combination of the EROS2 and MACHO catalogs of sources in the Large Magellanic Cloud, two historical microlensing experiments. This combination of catalogs extends the total observation time from around 6 to 10.5 years for 12.5$\times {10}^6$ objects in common, allowing to have a high sensitivity to very long microlensing effects caused by possible primordial black holes. The combination and analysis of these data is presented in this thesis. More complex effects that can occur during a microlensing effect have been considered. For example, the impact of parallax on the efficiency of the analysis has been taken into account. Particular care has been taken to understand the blending, using data from the Hubble and Gaia space telescopes. The Gaia data allowed to estimate that the amount of binary stars amongst the sources observed in the LMC had a negligible effect on the blending for lenses of $sim100M_{\odot }$. After studying the analysis efficiency, new constraints are put on the maximum contribution of compact objects with masses between 1 and 1000 $M_{\odot }$ in the Galactic dark matter halo. We conclude that these objects cannot represent a significant fraction of the mass of the Milky Way halo.