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Sakr, Ziad. Cosmology beyond ΛCDM model in the light of cluster abundance tension

Sakr, Ziad (2018). Cosmology beyond ΛCDM model in the light of cluster abundance tension.

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Résumé en francais

Le modèle ΛCDM permet de décrire avec une grande précision la plupart des présentes observations cosmologiques. Cependant, l'un de ses paramètres, σ 8, mesurant l'amplitude de fluctuations de la matière, présente une discordance entre sa valeur contrainte par le spectre de puissance angulaire du CMB de la mission Planck, les Cls, et celle déterminée à partir des amas SZ dans l'univers proche. Dans le présent travail on explore divers extensions du modèle ΛCDM comme origines possibles de cette anomalie. Pour tester les effets de ces extensions, nous avons effectué une analyse Monte Carlo on l'on compare les contraintes sur σ 8 à partir de ΛCDM avec celles résultantes de ces extensions, et ceci en utilisant principalement le spectre de puissance CMB seul ou combiné avec des comptages d'amas. Ces derniers sont basés sur différentes relations masse observables et couvrent différents redshift : des amas de rayons X dans l'univers local, des amas de la mission SZ Planck dans l'univers proche ou une estimation des amas détectés par leur richesse photométrique à partir du la future mission Euclid. Du fait qu'une mauvaise détermination de l'étalonnage de la masse des amas pourrait également être la raison de cette divergence, notre approche consistait, lorsqu'on combinait les deux sondes issues des amas et du CMB, à laisser le facteur d'étalonnage libre afin qu'il soit contraint comme les autres paramètres cosmologiques par les deux données. Dans le cas d'introduction de trois neutrinos massifs dégénérés, nous avons trouvé qu'ils n'ont aucun effet significatif sur la correction de l'écart entre les contraintes issues de comptage CMB et ceux issues des Xray ou SZ cluster. Nous avons ensuite permis à l'indice de croissance ƴ de varier. Nous trouvons une corrélation entre ƴ et le paramètre de calibration masse-observable des amas détectés par rayons X qui n'est pas affecté par la présence ou non des neutrinos massifs. Cette corrélation indique que les données favorisent une gravité modifiée sur les neutrinos massifs comme un moyen d'enlever la tension. Cependant, lorsque nous avons effectué l'analyse en utilisant l'échantillon d'amas SZ, couvrant une plus large gamme de redshift, nous avons constaté que la corrélation entre ƴ et le paramètre de calibration, contraint par l'histoire de l'évolution de la croissance fonction du redshift, limite le paramètre de calibration hors de la région ou il peut résoudre la discordance. Nous avons donc essayé de considérer une équation d'énergie sombre avec un paramètre de l'équation d'état constant mais différent de ΛCDM ou une énergie sombre variant avec le redshift pour voir si elle peut atténuer la tension seule ou en combinaison avec les neutrinos. Nous avons constaté que les extensions de l'énergie sombre de ΛCDM ne pouvaient pas résoudre la discordance avec l'échantillon de cluster SZ tandis que pour l'échantillon de rayons X ils pourraient le faire pour des valeurs loin des celles correspondantes au ΛCDM. Cependant, lorsque nous avons combiné avec des sondes capables de mettre des contraintes plus fortes sur w comme BAO et Supernovae, les valeurs qui pourraient corriger l'écart n'étaient plus permises. Pour finir on considère le cas ou on introduit une énergie sombre différente du modèle fiduciel et un ƴ variant en même temps. Nous avons trouvé que ces données favorisent le facteur ƴ plutôt qu'un w différent de -1 comme moyen de corriger l'écart, un signe qu'une théorie de gravité modifiée est plus apte à résoudre l'anomalie qu'une forme d'énergie noire différente de celle du modèle LCDM, mais aussi que l'ajout de w comme un autre degré de liberté à ƴ ne lui permet pas de régler la discordance. Pour voir ce qu'une plus grande précision dans les mesures peut signifier, nous avons effectué des prévisions basées sur des futurs sondages d'amas planifiés permettant de détecter un très grand nombre d'amas que ce qu'on observe aujourd'hui et l'exploration de plages de redshift assez élevées pour contraindre et exclure les modèles au-delà de ΛCDM. Nous avons trouvé que si on fixe les facteurs d'étalonnage dans chaque sonde, le spectre CMB et le comptage d'amas de la mission d'Euclid, considéré séparément, à leurs valeurs fiducielles ou si nous laissons le facteur de calibration masse observable ainsi que l'indice de croissance ƴ libres de varier, lorsque nous combinons les deux sondes, l'étalonnage de masse observable est contraint à 10%, signe que seule une meilleure calibration permettra de résoudre la tension ou une nouvelle théorie différente des extensions au modèle ΛCDM utilisées dans notre étude.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Blanchard, Alain
Farah, Wehbeh
Bittar, Jamal
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), UMR 5277
Mots-clés libres :Amas de galaxies - Grands relevés cosmologiques - Neutrinos - Gravité modifiée - Energie sombre - Prédiction amas détectés par des relevés de prochaine génération
Sujets :Sciences de l'univers
Déposé le :27 Sep 2019 18:15