Etude de la distribution et de la cinématique des galaxies dans l'univers

Résumé : Cette thèse est composée de 5 parties.
Dans la partie A, je replace le sujet de ma thèse dans son contexte. Si l'univers est réellement homogène et isotrope à très grande échelle, sa dynamique est complétement caractérisée par les trois paramètres d'univers H0, q0 et Omega0. La hiérarchie de structures actuellement observée à "petite" échelle (typiquement inférieure à 50 Mpc) est alors étudiée dans l'approximation newtonienne comme une perturbation locale de la densité moyenne de matière présente dans l'univers. La dynamique de ces fluctuations peut être en partie étudiée par l'analyse de la distribution des galaxies dans l'espace, et complémentairement par l'étude du champ des vitesses propres associé aux perturbations locales de la densité totale de matière. L'étude cinématique des grandes structures de l'univers fait l'objet de cette thèse.
Dans la partie B, nous montrons comment déterminer le champ des vitesses propres de notre entourage à partir des données observationnelles disponibles. On n'a accès en pratique qu'à la composante radiale de la vitesse propre d'une galaxie, si on est capable d'estimer sa distance ainsi que la constante de Hubble H0. On ne possède en fait que des indicateurs statistiques de la distance d'une galaxie lointaine. Ces estimateurs sont souvent soumis à des biais difficiles à corriger à l'aide des techniques usuelles. Nous introduisons dans cette partie une formalisation statistique adéquate qui nous permet de traiter ces problèmes de biais qui interviennent également dans l'évaluation de H0. La valeur estimée de la vitesse radiale propre d'une galaxie, aprés un traitement correct des biais, comporte encore une incertitude intrinsèque d'environ 20%.
L'étude du tenseur de corrélation des vitesses est abordée dans la partie C. L'évaluation des composantes de ce tenseur permet en théorie d'accéder au spectre des fluctuations de la densité de matière totale présente dans l'univers. La comparaison de ce spectre avec la fonction de corrélation spatiale de la matière lumineuse (les galaxies) dévoile alors le comportement de la masse non visible. L'estimation des composantes du tenseur à partir du champ des vitesses radiales seulement est impossible si on ne postule pas que le champ des vitesses observé est statistiquement homogène et isotrope, c'est-à-dire que l'échantillon étudié est représentatif de la cinématique de l'univers dans sa globalité. Nous montrons dans la partie D que les échantillons disponibles ne vérifient pas cette hypothèse. Pour cette raison, l'évaluation du tenseur de corrélation des vitesses est actuellement impossible. De plus, la présence d'incertitudes sur l'estimation du champ des vitesses radiales propres interdit en pratique l'obtention des composantes de ce tenseur.
La partie D est consacrée au "Grand Attracteur", un flot de vitesses convergent, cohérent à une échelle d'au moins 60 Mpc, qui domine la cinématique des catalogues de redshift-distance actuellement disponibles. Les difficultés rencontrées par les théories classiques de formation de structures afin d'expliquer l'existence d'un tel flot ont poussées certains auteurs à douter de la fiabilité de l'étude statistique de Lynden-Bell et al. (1988) ayant mis en évidence le "Grand Attracteur". Nous proposons dans cette partie des tests géométriques simples basés sur les propriétés d'invariance du champ des vitesses qui nous permettent de détecter la présence d'un flot convergent, ceci indépendamment du repère de référence dans lequel est effectuée l'analyse. Si le catalogue de Faber et al. (1989) est fiable, nos résultats confirment l'existence du "Grand Attracteur" et indiquent de plus que cet attracteur ainsi que toutes les galaxies de l'échantillon possèdent un mouvement d'ensemble par rapport au repère absolu défini par le fond diffus cosmologique.
Dans la partie E, nous proposons une méthode alternative à la méthode POTENT proposée par E. Bertschinger et A. Dekel (1989) qui permet de reconstruire totalement un champ de vitesses si il est irrotationnel (c'est à dire dérivant d'un potentiel) à partir de sa composante radiale seulement. Notre méthode est basée sur l'utilisation de la transformée en ondelettes et hérite à ce titre des propriétés puissantes dont jouie cette transformation. Notre procédure de reconstruction est ainsi linéaire (vis-à-vis du champ des vitesses radiales), ce qui est une propriété appréciable lorsqu'il s'agit de traiter le champ de vitesses radiales propres observé, bruité par les incertitudes inhérentes à sa détermination. De plus l'utilisation de la transformée en ondelettes nous offre un contrôle naturel du lissage des données intervenant obligatoirement lors de la reconstruction du potentiel des vitesses ou d'autres quantités. L'application de notre méthode aux échantillons actuellement disponibles est en cours.
Type de document :
Thèse
Cosmologie et astrophysique extra-galactique [astro-ph.CO]. Université Aix-Marseille II, 1993. Français
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Contributeur : Stéphane Rauzy <>
Soumis le : lundi 12 février 2018 - 16:12:27
Dernière modification le : mercredi 21 février 2018 - 18:15:05

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Stéphane Rauzy. Etude de la distribution et de la cinématique des galaxies dans l'univers. Cosmologie et astrophysique extra-galactique [astro-ph.CO]. Université Aix-Marseille II, 1993. Français. 〈tel-01705311〉

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