Contraintes cosmologiques avec les vides cosmiques dans eBOSS

Cosmological constraints with cosmic voids in eBOSS

• Auteur / Autrice : Marie Aubert
• Direction : Stéphanie Escoffier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique et Cosmologie
• Date : Soutenance le 16/12/2020
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de physique des particules de Marseille (CPPM)
• Jury : Président / Présidente : Cristinel Diaconu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hélène Courtois, Pierre Taxil
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nathalie Palanque-Delabrouille, Jean-Paul Kneib

Mots clés

Mots clés contrôlés

Structure à grande échelle (astronomie)

Énergie sombre (astronomie)

Cosmologie

Mots clés libres

Cosmologie

Vides cosmiques

Énergie noire

Structure à grande échelle

Cosmology

Cosmic voids

Dark energy

Large scale structure

Résumé

L'Univers est actuellement décrit par le modèle standard ACDM dont la contribution majeure vient de l'existence de l'énergie noire, un processus physique responsable de l'expansion accélérée de notre Univers. Un défi majeur de la cosmologie est de dévoiler la nature de cette substance inconnue en mesurant des effets subtils qui démontreraient une déviation du modèle standard établi. Dans ce but, les grandes structures de l’Univers sont d’un intérêt primordial pour la contrainte cosmologique, leur formation et leur croissance étant animées par l’expansion de l’Univers. En particulier, les vides cosmiques, des zones sous-denses étendues dans les structures à grande échelle, fournissent un environnement idéal pour étudier l’énergie noire, dont les effets devraient être dominants en leur sein.Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’étude des vides cosmiques comme une sonde prometteuse de l’énergie noire. Nous présenterons d’abord comment les vides sont détectés au sein des structures à grande échelle. Ensuite, nous extrairons les vides dans les dernières données du relevé spectroscopique SDSS-eBOSS et étudierons les distorsions de l’espace des redshifts autour de ceux-ci pour contraindre le taux de croissance des structures pour trois époques différentes. Enfin, nous aborderons l’application du test cosmologique Alcock-Paczynski en considérant les vides comme des sphères standards. Cette thèse met en avant le potentiel des vides comme une sonde discriminante de la cosmologie, tout en montrant les obstacles entravant l’étude de ces objets pour parvenir à une précision au niveau du pourcent dans les contraintes cosmologiques des futurs relevés.

The Universe is currently described according the standard ACDM model whose main contributions comes from the existence of dark energy, an unknown physical process responsible for the accelerated expansion of our Universe. The main challenge of cosmology today is to uncover the nature of this unknown substance by measuring the subtle effects that would evidence a deviation from the established standard model. To this end, the Large-Scale structures is of prime interest as its formation and growth are driven by the expansion of the Universe and especially: cosmic voids. Cosmic voids are large under-dense zones within the Large-Scale structure of the Universe. Being deprived of matter, they provide a perfect environment to study dark energy whose effects are expected to be dominant in their vicinity. This thesis is part of the study of cosmic voids as a promising dark energy probe. We will first present how cosmic voids are detected within large-scale structures. Then, we will focus on the extraction of voids in the latest eBOSSS data, part of SDSS, and the study of redshift-space distortions around them in order to constrain the growth rate of the structures at three different epochs. Finally, we will discuss the use of the voids as standard spheres that would, theoretically, directly constrain the energy content of the Universe through the application of the Alcock-Paczynski test. This thesis highlights the potential of voids as a discriminating probe of cosmology, while presenting the challenges that the study of these objects presents to achieve percent level precision in cosmological constraints in future surveys.