Test des modèles d'énergie noire et propriétés physiques des amas de galaxies

Test of dark energy models and physical properties of galaxy clusters

• Auteur / Autrice : Pierre Delsart
• Direction : Alain Blanchard, Domingos Barbosa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique et Cosmologie
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matière -- Propriétés

Galaxies -- Amas

Énergie sombre (astronomie)

Mots clés libres

Astrophysique

Cosmologie

Amas de galaxies

Energie noire

Fond diffus cosmologique

Effet Sunyaev-Zel'dovich

Paramètres cosmologiques

Relations d'échelle

Résumé

Les amas de galaxies sont les objets les plus massifs de l'Univers. Leur population étant directement liée au taux de croissance des perturbations de matière, l'évolution de leur abondance dans le temps permet de poser des contraintes sur l'évolution de l'Univers. La découverte d'un rayonnement X dans ces objets a permis de mettre en évidence les propriétés du gaz intra-amas ainsi que les différents processus responsable de l'émission X. Grâce à la capacité de spectro-imagerie haute résolution des instruments de dernière génération comme XMM-Newton ou Chandra, les observations ont permis de mieux comprendre l'évolution des amas de galaxies et d'utiliser leur abondance comme un test cosmologique. L'étude statistique optimale de cette population nécessite une bonne détermination de la masse des amas. Cette quantité n'étant cependant pas mesurable directement, des méthodes indirectes ont été développées notamment en utilisant des relations d'échelle ce qui permet de relier la masse aux propriétés du gaz intra-amas. Cependant la physique de ce gaz peut engendrer des biais dans la détermination de la masse qui se répercutent sur la détermination des paramètres cosmologiques. Cette thèse présente une étude du gaz intra-amas à travers la relation d'échelle masse-température à partir des contraintes obtenues grâce à différentes sondes cosmologiques ainsi que la distribution en température des amas X. Avec la publication des futurs résultats des expériences Planck, South Pole Telescope ou bien Atacama Cosmology Telescope, une prédiction de la population des amas observés par effet Sunyaev-Zel'dovich est détaillée en prenant en compte les propriétés X du gaz intra-amas de façon auto-consistante. Enfin, une étude qualitative du spectre de puissance des anisotropies secondaires du CMB induites par l'effet SZ est proposée afin de montrer les différences observées dans le spectre en prenant en comptes les propriétés du gaz des amas.

Galaxy clusters are the most massive objects in the Universe. Their population being directly linked to the growth factor of the matter density fluctuations, the evolution of the abundance is a good test to place constraints on the evolution of the Universe. The discovery of an X-ray radiation inside these objects allowed us to highlight the properties of the intra-cluster gas as well as the different process responsible of the X-ray emission. Thanks to the capacity of spectro-imagery of XMM-Newton or Chandra, the observations allowed us to better understand the clusters evolution and to use their abundance as cosmological test. The statistical study of this population needs a good determination of the clusters' mass. This quantity being not directly measurable, indirect methods had been developed notably using scaling relation allowing to link the clusters' mass to the properties of the intra-cluster gas. However, a bad understanding of the gas physics can lead to systematics that could insert some bias in the determination of the cosmological paramters. This thesis deals with a study of the intra-cluster gas through the scaling relation between the mass and the temperature using the constraints taken from cosmological probes and the temperature distribution of X-ray clusters. With the forthcoming publications of result from Plank, South Pole Telescope or Atacama Cosmology Telescope, a prediction of the clusters population observed by Sunyaev-Zel'dovich effect is detailed by taking into account the X-ray intracluter gas properties. Finally, a quantitative study of the power spectrum of the secondary anisotropies of the CMB induced by SZ effect is proposed in order to show the differences observed in the spectrum taking into account the clusters' gas properties.