Distribution spectrale du CIB

Une modélisation précise du CIB requiert la connaissance de très nombreuses données astrophysiques et cosmologiques. Un calcul détaillé de la densité spectrale d'énergie dans l'Univers a été entrepris par Macminn & Primack [212]. Les paramètres essentiels sont les spectres stellaires, la fonction de masse initiale (IMF), la distribution des différents types de galaxies et les taux de formation d'étoiles associés (SFR), le contenu galactique moyen en poussières, la dépendance en décalage spectral de l'intensité de formation des galaxies et la géométrie de base de l'Univers. L'IMF a été estimée à l'aide de données observationnelles [213] [214] pour une grande quantité de modèles. La SFR est classiquement supposée exponentielle en fonction du temps [215]. Les galaxies sont divisées en deux classes avec différentes échelles de temps de formation d'étoiles. L'approximation de recyclage instantané [216] permet de modéliser l'évolution du contenu en gaz et de la métallicité. L'absorption par la poussière a été traitée par la méthode de Guiderdoni & Rocca-Volmerange [217] et le spectre d'émission repose sur une hypothèse à trois composantes. La formation galactique a été calculée en utilisant la fonction de densité des halos galactiques de masse donnée en fonction du décalage spectral. La SFR a été normalisée en imposant que les modèles de galaxies reproduisent la population localement observée.

La distribution de CIB résultante est donnée à la figure 13.1. Les quatre séries de points correspondent aux différents modèles de matière noire et de spectres stellaires. Les lignes continues représentent les ajustements polynomiaux que nous avons ici effectués pour extraire les limites données au prochain paragraphe. La sensibilité spectrale de CAT, définie arbitrairement comme la plage de fréquence pour laquelle la section efficace est maximale lors de l'interaction avec des gammas de quelques TeV (cf annexe B), se situe autour de $20~\mu m$ (entre $\approx 1~\mu m$ et $\approx 30~\mu m$).

Figure 13.1: CIB selon Macminn & Primack (1995) à z=0, pour des hypothèses de matière noire froide (CDM, $\Omega _{CDM}$=0.9, $\Omega _{B}$=0.1) et chaude+froide (CHDM, $\Omega _{CDM}$=0.6, $\Omega _{\nu }$=0.3, $\Omega _B$=0.1). Le modèle 1 correspond au spectre stellaire standard et le modèle 2 à une supposition plus rouge.