Empreinte de l'énergie noire sur la formation des structures

Imprints of dark energies on structure formation

• Auteur / Autrice : Jérôme Courtin
• Direction : Jean-Michel Alimi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et astrophysique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Particules (physique)

Problème à N corps

Simulation, Méthodes de

Matière noire (astronomie)

Énergie sombre (astronomie)

Cosmologie

Résumé

L'objectif de cette thèse participe à la mise en évidence et à la compréhension des mécanismes non linéaires responsables d'empreintes mesurables de l'énergie noire sur la structuration du champ de matière noire en vue de la différenciation des modèles. Nous étudions les conséquences d'évolutions cosmologiques spécifiques aux modèles de quintessence sur la formation des structures en cosmologie. Ce travail est mené dans le cadre de simulations numériques N-corps dans un univers en expansion accélérée. Dans ce but, nous avons fait tourner un vaste ensemble de simulations numériques pour des énergies noires variées, avec des résolutions et sur une gamme de masses sans précédents. Nos résultats concernant les empreintes de l'énergie noire sur la formation des structures recouvrent deux aspects. D'une part l'empreinte forte de l'énergie noire sur la structuration du champ de matière puis sur les fonctions de masse. Nous montrons pourquoi celle-ci est spécifique aux paramètres cosmologiques déduits des observations et donc à l'équation d'état de l'énergie noire. Et d'autre part l'empreinte fine associée à l'enregistrement de l'histoire du taux d'expansion par les mécanismes non linéaires de formation des structures du champ de matière. Nous montrerons les effets de l'énergie noire sur la définition de la massé des halos de matière noire et les conséquences mesurables sur les fonctions de masse.

This thesis aims at the understanding of non linear mecanisms responsible for the imprints of Dark Energy in structure formation. These mecanisms should provide an observable imprint for the differenciation of the cosmologies. In this work, we study the specific consequences of quintessence phenomenologies on structure formation. This reflexion is lead in the Framework of N-body simulations in accelerated universes. We ran a number of state of art simulations for various cosmologies and a set of nine simulations with unprecedent resolution and mass range, for three observational dark energy cosmologies. Our results cover two aspects. First, the strong imprint of dark energy on the dark matter field structuration, and on mass functions. We show that cosmology parameters derived from observations in a consistent way induce a very different structuration. Second, we show that the linear history of structure formation is recorded in the non linear dark matter field which keeps a fine imprint of the specific expansion of each dark energy cosmology. We will show the effects of dark energy on dark matter haloes definition and the consequences on mass function prediction.