Light propagation in inhomogeneous and anisotropic cosmologies

Résumé : Le modèle standard de la cosmologie est fondé sur les hypothèses d’homogénéité et d’isotropie de l’Univers. Lors de l’interprétation de la plupart des observations, ces deux hypothèses sont appliquées de façon stricte, au sens où l’on suppose que la lumière émise par des sources lointaines se propage jusqu’à nous à travers un espace-temps de Friedmann-Lemaître. L’objectif principal de cette thèse a été d’évaluer la pertinence de ces hypothèses, en particulier lorsque de très petites échelles sont mises en jeu. Après une revue détaillée des lois de l’optique géométrique en espace-temps courbe, on propose une analyse exhaustive de la propagation de la lumière à travers des modèles cosmologiques « en gruyère », conçus pour modéliser le caractère grumeleux de l’Univers à petite échelle. L’impact sur l’interprétation du diagramme de Hubble est ensuite évalué quantitativement, et s’avère être plutôt faible, en particulier grâce à la constante cosmologique. Lorsqu’appliquées aux données actuelles issues de l’observation de supernovae, les corrections associées tendent toutefois à améliorer l’accord entre les paramètre cosmologiques mesurés à partir du diagramme de Hubble d’une part, et à partir du fond diffus cosmologique d’autre part. Ceci suggère que la précision des observations cosmologiques atteinte aujourd’hui ne permet plus de négliger l’effet des petites structures sur la propagation de lumière à travers le cosmos. Un tel constat a motivé le développement d’un nouveau cadre théorique, inspiré de la physique statistique, visant à décrire ces effets avec précision. Quant à l’hypothèse d’isotropie, cette thèse aborde d’une part les conséquences potentielles d’une anisotropie à grande échelle de l’univers sur la propagation de la lumière, en résolvant de façon explicite toutes les équation de l’optique géométrique dans l’espace-temps de Bianchi I. D’autre part, on y analyse une classe de sources d’anisotropie, à savoir les modèles scalaire-vecteur pour l’inflation ou l’énergie sombre. La plupart d’entre eux ne sont pas physiquement viables.
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Thèse
General Relativity and Quantum Cosmology [gr-qc]. Université Pierre et Marie Curie - Paris 6, 2015. English
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Contributeur : Pierre Fleury <>
Soumis le : jeudi 12 novembre 2015 - 13:55:18
Dernière modification le : vendredi 31 août 2018 - 09:26:16
Document(s) archivé(s) le : vendredi 12 février 2016 - 22:21:47

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Pierre Fleury. Light propagation in inhomogeneous and anisotropic cosmologies. General Relativity and Quantum Cosmology [gr-qc]. Université Pierre et Marie Curie - Paris 6, 2015. English. 〈tel-01227964v1〉

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