Solène Chabanier a effectué sa thèse à l’IRFU en cotutelle entre le DAP-AIM et le DPhP de 2017 à 2020, avec Frédéric Bournaud et Nathalie Palanque-Delabrouille. Son sujet de recherche, intitulé « Neutrinos et matière noire à la lumière des quasars », visait à contraindre la masse des neutrinos et les propriétés cosmologiques de la matière noire à l’aide des observations de la « forêt Lyman-alpha », ensemble de raies d’absorptions produites par l’hydrogène diffus extragalactique dans le spectre des quasars lointains.
Cette « forêt Lyman-alpha » trace la distribution de matière dans l’Univers et ainsi les paramètres de la matière noire et des neutrinos notamment. Cependant, elle est également influencée par les noyaux actifs de galaxies (AGN), ces trous noirs supermassifs capables de redistribuer et réchauffer de grandes quantités de gaz à l’échelle intergalactique.
Pour lever cette dégénérescence entre paramètres cosmologiques et physique des galaxies, Solène Chabanier a utilisé des simulations numériques de pointe, en conduisant notamment le Grand Challenge Extreme Horizon sur le supercalculateur Joliot Curie du TGCC. Cette simulation égale les grandes simulations cosmologiques modernes dans leur capacité à résoudre la dynamique interne des galaxies, l’alimentation des trous noirs supermassifs en leur centre, et les rétroactions associées, tout en les surpassant dans la précision de la modélisation du gaz diffus inter-galactique responsable des absorptions Lyman-alpha. Ce projet majeur de simulation numérique a permis à Solène Chabanier de publier des résultats déjà très cités sur la levée de dégénérescence entre les effets des AGN et les signatures de la matière noire et des neutrinos, et sur la formation des mystérieuses galaxies ultracompactes dans l’Univers jeune révélées récemment par Hubble et ALMA.
Solène Chabanier a appliqué ses résultats à l’un des plus grands sondages cosmologiques modernes, précurseur de DESI et EUCLID, le relevé SDSS/e-BOSS avec le télescope Sloan. Ses travaux lui ont permis de publier les contraintes les plus précises à ce jour sur la somme des masses des différentes espèces de neutrinos, et une combinaison multi-échelle unique des traceurs cosmologiques allant des échelles couvertes par le fond diffus micro-ondes (CMB) à celles de la forêt Lyman-alpha, soit un facteur d’échelles de 10^4.
Outre le prix de la division “galaxies et cosmologie” de l’IAU, la thèse de Solène Chabanier a également été distinguée par le prix de l’école doctorale PHENIICS de l’Université Paris-Saclay.
