Sur la phénoménologie des trous noirs en évolution, l'énergie noire et les cosmologies en rebond

On the Phenomenology of Evolving Black Holes, Dark Energy and Bouncing Cosmology

• Auteur / Autrice : Cyril Renevey
• Direction : Aurélien Barrau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique théorique
• Date : Soutenance le 29/09/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (Grenoble, Isère, France ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Gilles Henri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lucas Lombriser, Richard Taillet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Camille Bonvin, Alexandre Arbey

Mots clés

Mots clés contrôlés

Énergie sombre (astronomie)

Cosmologie quantique

Trous noirs (astronomie)

Gravité quantique

Mots clés libres

Trous noirs

Gravitation quantique

Univers primordial

Cosmologie

Énergie noire

Cosmology

Black holes

Early universe

Quantum gravity

Dark energy

Résumé

Cette thèse explore des approches alternatives à la gravité dans la Relativité Générale, en se concentrant sur les trous noirs, l'énergie sombre et la cosmologie de l'univers primitif. Elle aborde les incohérences entre la Relativité Générale et la physique quantique, ainsi que certains phénomènes cosmologiques et l'évolution des trous noirs.L'étude examine les trous noirs entourés d'un fluide isotrope, révélant le comportement catastrophique du trou noir de Schwarzschild dans le contexte cosmologique. Une analyse plus complexe utilisant les coordonnées de Painlevé-Gullstrand met en évidence l'existence de deux horizons distincts : un horizon cosmologique et un horizon de trou noir.La thèse aborde également les problèmes conceptuels de l'expansion accélérée à long terme et de l'énergie sombre. Elle met en évidence les défis auxquels est confrontée la théorie des cordes et propose des tests pour des théories alternatives de l'énergie sombre dynamique utilisant les ondes gravitationnelles.De plus, la thèse explore la possibilité de résoudre la singularité du big bang par un rebond de courbure en conjonction avec l'inflation. Elle souligne l'importance de prendre en compte un paramètre de densité de courbure non nul et suggère d'étudier la signature potentielle du rebond dans le fond diffus cosmologique.La thèse aborde les prédictions de la cosmologie quantique en boucles et la nécessité d'une approche globale pour résoudre les incohérences potentielles. Elle reconnaît les défis posés par le manque de preuves expérimentales en faveur de la physique au-delà du modèle standard.Malgré ces défis, la conclusion reste optimiste quant aux perspectives de découverte de physique exotique dans un avenir proche. L'ère de la cosmologie de précision commence et les prochaines enquêtes cosmologiques offrent la promesse de faire progresser notre compréhension de l'univers.

This thesis explores alternative approaches to gravity in General Relativity, focusing on black holes, dark energy, and early universe cosmology. It addresses the inconsistencies between General Relativity and quantum physics, as well as certain cosmological and black hole phenomena.The study examines black holes surrounded by an isotropic fluid, revealing the catastrophic behavior of the Schwarzschild black hole in the cosmological context. A more complex analysis using Painlevé-Gullstrand coordinates uncovers the existence of two distinct horizons: a cosmological and a black hole horizon.The thesis also delves into the conceptual issues of late-time accelerated expansion and dark energy. It highlights the challenges faced by string theory and proposes tests for alternative dynamical dark energy theories using gravitational waves.Furthermore, the thesis explores the possibility of resolving the big bang singularity through a curvature bounce in conjunction with inflation. It emphasizes the importance of considering a non-zero curvature density parameter and suggests investigating the potential signature of the bounce in the cosmic microwave background.The thesis discusses the predictions of Loop Quantum Cosmology and the need for a comprehensive approach to address potential inconsistencies. It acknowledges the challenges posed by the lack of experimental evidence for physics beyond the standard model.Despite these challenges, the author remains optimistic about the prospects of discovering exotic physics in the near future. The era of precision cosmology is beginning, and forthcoming cosmological surveys hold the promise of advancing our understanding of the universe.