Empreintes de l'énergie noire sur la structuration de l'Univers

Imprints of dark energy on large-scale structure formation

• Auteur / Autrice : Vincent Bouillot
• Direction : Jean-Michel Alimi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et astrophysique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Observatoire de Paris (1667-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Gary Mamon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Michel Alimi, Alain Blanchard, Silvio Bonometto, Roya Mohayaee
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Blanchard, Silvio Bonometto

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fonctions de corrélation

Problème à N corps

Cosmologie

Énergie sombre (astronomie)

Résumé

Cette thèse est consacrée à la recherche d'empreintes spécifiques relatives à la nature de l'Énergie Noire dans les processus d'effondrements gravitationnels linéaire et non-linéaire au travers de développements théoriques et numériques. Plusieurs aspects de la cosmologie sont abordés, depuis les fondements théoriques de la Relativité Générale jusqu'au problème de la structuration dans un Univers dominé par une énergie exotique en passant par de lourds développements numériques appliqués en cosmologie. Les résultats scientifiques majeurs concernent les champs de vitesse en cosmologie et consistent en l'élaboration d'une nouvelle sonde cosmologique à partir des champs de vitesse ainsi qu'en une explication originale de l'observation de champs de vitesse anormalement élevés. D'autres résultats sont également développés avec une nouvelle formulation lagrangienne de la théorie des perturbations cosmologiques ainsi qu'une confirmation de l'empreinte de l'Énergie Noire sur le régime non-linéaire de formation des structures à partir de mesures sur les halos de matière noire. Finalement, les méthodes numériques développées lors de cette thèse, en particulier autour de la problématique associée à la détection de structures dans un champ continu de matière, ont permis la réalisation des simulations Dark Energy Universe Simulation: Full Universe Run, premières simulations de tout l'Univers observable.

This thesis is dedicated to the search for specific imprints of the nature of Dark Energy on the linear and non-linear gravitational collapse processes through numerical and theoretical developments. Many aspects of cosmology are tackled, from the theoretical foundations of General Relativity to the issue of structure formation in a Universe dominated by an exotic fluid as well as heavy numerical developments done in the field. The major scientific results are about velocity fields in cosmology. They consist in the building of an new cosmological probe using velocity fields and in an original explanation of the recent measurement of an anomalously high cosmic flow. Other results, such as a new Lagrangian formulation of the cosmological perturbation theory or the confirmation of the imprint of Dark Energy left on the non-linear regime of structure formation, are also developed in this thesis. Finally, the numerical methods developed during this PhD, and in particular the issue of the detection of dark matter haloes in an underlying dark matter density field, allowed for the achievement of the Dark Energy Universe Simulation: Full Universe Run, first simulations of the entire observable Universe.