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Concept
Cosmologie observationnelle
Résumé
La cosmologie observationnelle est une sous-branche de l'astrophysique qui étudie la cosmologie à l'aide d'observations. Elle vise à mesurer les grandeurs physiques liées aux paramètres cosmologiques.
Bien que ses origines remontent aux premières observations du cosmos, la cosmologie observationnelle devient un domaine scientifique spécifique à partir des années 1920. Elle a pour principaux objets d'analyse les frontières observationnelles de l'Univers, de l'infiniment petit jusqu'à l'infiniment grand, ainsi que la structure et la dynamique de ce dernier.
Avec le temps, la cosmologie observationnelle a permis de sélectionner les modèles cosmologiques les plus pertinents et de peaufiner ces derniers pour développer le modèle standard de la cosmologie. De nos jours, le modèle ΛCDM est celui qui s'accorde le mieux avec les résultats de la cosmologie observationnelle.
Bien qu'il y a eu de tout temps des observations du cosmos, l'expression « cosmologie observationnelle » commence à être utilisée systématiquement à la fin des années 1920, au moment où Edwin Hubble communique ses découvertes sur la taille, la structure et la dynamique de l'Univers. Effectués entre 1923 et 1934, les travaux de Hubble repoussent les frontières du cosmos, alors plus ou moins limitées à notre galaxie, en confirmant l'existence d'autres galaxies. Les observations de l'astronome américain mettent également en évidence un décalage vers le rouge de la plupart des galaxies, décalage proportionnel à leur distance, ce qui mène à la découverte de l'expansion de l'Univers. Enfin, au milieu des années 1930, Hubble montre que la répartition des galaxies est homogène et isotrope, amenant l'une des premières preuves observationnelles du principe cosmologique. La plupart des modèles cosmologiques seront par la suite basés sur des métriques de type Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW).
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Publications associées (2)
Large scale structures around medium mass galaxy clusters at intermediate redshift
Theory predicts that galaxies are not randomly distributed in the Universe. They form a complex network of filamentary structures, the Cosmic Web, divided in clusters, groups, filaments and walls. This picture has been confirmed by the large galaxy redshift surveys. Galaxy properties like morphology and star formation rates are strongly influenced by their environment. The most radical transformations are observed in galaxy clusters, located at the intersection of filaments. Nevertheless, the location where the environment starts to play a role and the main physical phenomenon responsible for these changes are still unknown. The aim of this thesis is to determine where and how galaxies are affected by the environment, at local and global scales. We gathered high quality photometry in the 5 optical bands , , , and with MegaCam on the Canada-France-Hawaii Telescope for 3 medium mass galaxy clusters at intermediate redshift, with a spatial extent on the sky plane reaching 8 to 13 times the cluster virial radii. These clusters were selected to represent as much as possible progenitors of clusters in the local Universe. The core of these clusters have rich ancillary data from the ESO Distant Cluster Survey. The redshift and mass ranges of these clusters, combined to the wide field of the observations make this study unique. We computed photometric redshifts to map the galaxy distribution around the clusters. We were able to identify overdense regions forming groups and filaments, unveiling for the first time the large scale structures in such details for this type of clusters. We studied the fraction of galaxies in the red sequence in different environments, namely in the field, filaments and groups. We find that significant quenching processes are already at work in filaments, even at large cluster-centric distances. We also show that the local neighborhood of galaxies has a stronger impact on galaxy colors than the global environment. An optical spectroscopic follow-up with the VIsible MultiObject Spectrograph on the Very Large Telescope confirms our photometric results. In particular, the fraction of galaxies with detected \otwo emission line is smaller with increasing density. We also find that the star formation rate, determined from [OII], is in average weaker in groups and clusters than in lower density environments. This thesis opens new perspectives to study the way galaxies populate the Cosmic Web. Combined to weak-lensing analysis and cosmological simulations, it will allow a deeper understanding of the structure formation and their baryonic content. It is a first step before extending the results to much larger samples, with the help of the upcoming all-sky cosmological surveys such as Euclid or the Square Kilometer Array.
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Cosmologie observationnelle
La cosmologie observationnelle est une sous-branche de l'astrophysique qui étudie la cosmologie à l'aide d'observations. Elle vise à mesurer les grandeurs physiques liées aux paramètres cosmologiques. Bien que ses origines remontent aux premières observations du cosmos, la cosmologie observationnelle devient un domaine scientifique spécifique à partir des années 1920. Elle a pour principaux objets d'analyse les frontières observationnelles de l'Univers, de l'infiniment petit jusqu'à l'infiniment grand, ainsi que la structure et la dynamique de ce dernier.
Cosmologie
La cosmologie est une branche de la physique qui regroupe les études scientifiques portant sur les propriétés de l'univers dans son ensemble, sa structure. La cosmologie permet d'étudier l'origine et l'évolution de l'univers. Les théories et les hypothèses permettent d'établir des modèles, qui sont testés avec des observations. La théorie dominante sur l'origine et l'évolution de notre Univers est la théorie du Big Bang. La Terre est une planète de taille relativement modeste (environ km de rayon), en orbite autour d'une étoile de la Séquence principale, le Soleil.
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La théorie de l'état stationnaire est un modèle cosmologique proposé à la fin des années 1940 par Fred Hoyle, Thomas Gold et Hermann Bondi, supposant que l'Univers est éternel et immuable. Aujourd'hui, ce modèle est abandonné du fait de son incapacité à rendre compte de très nombreuses observations. Ce modèle est basé sur l'idée que l'univers obéit au principe cosmologique parfait : non seulement il est homogène et isotrope, et par suite identique à lui-même en tout point de l'espace à une époque donnée (il obéit donc au principe cosmologique), mais en plus il est identique à ce qu'il est aujourd'hui à toutes les époques.
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