Dissertationen: „Galaxies : matière noire“

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Kieffer, Matthieu. "Recherche indirecte de matière noire avec l'expérience H.E.S.S." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066526/document.

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L’Univers est dominé par une composante invisible appelée Matière Noire (MN), de nature inconnue mais dont les effets gravitationnels sur la matière visible sont clairement observés. Il a été proposé que la MN soit constituée de particules massives et interagissant faiblement avec la matière, permettant ainsi de concilier théorie, observations et simulations. L’annihilation de ces particules dans les régions où la MN est fortement concentrée pourrait produire des rayons γ de très haute énergie dont les signatures spectrales peuvent être détectées par le réseau de télescopes H.E.S.S. Un excès à ~3σ est observé dans la direction de la Galaxie Naine du Sagittaire, avec la méthode standard d’analyse ON-OFF. Plus de données sont nécessaires pour conclure quant à son origine. La seconde partie du travail concerne la recherche de raies spectrales en γ dans la région du Centre Galactique. Une méthode de Maximum de Vraisemblance Complète a été développée, étalonnée et appliquée à une fraction d’un ensemble de 20h de données prises en 2014. Aucun excès de γ n’étant observé, des limites sur la section efficace d’annihilation de la MN sont produites pour des masses de 100 GeV à 2 TeV, la sensibilité de H.E.S.S. à basse énergie étant obtenue par l’ajout d’un 5ème télescope depuis 2012. Ces limites complètent efficacement les précédents résultats de Fermi-LAT et H.E.S.S. D’autre part l’analyse finale devrait permettre d’exclure un potentiel signal à 130 GeV observé dans les données de Fermi-LAT en 2012 et ce avec plus de 95% CL, et de proposer les limites les plus solides à ce jour sur les modèles d’émission de raies spectrales en γ dans le domaine d’énergie couvert par H.E.S.S The Universe is full of gravitational evidence of a dominant invisible Dark Matter (DM) component at the Galactic and cosmological scales. Although its nature is still one of the major puzzles of the 21st Century, Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs) are an excellent scenario for matching theoretical predictions with observations and simulations. In particular, their self-annihilations would give rise to characteristic spectral signatures in γ-rays, detectable at Very High Energies (VHE) with the H.E.S.S. telescope array in regions such as the Galactic Centre (GC) and Dwarf Spheroidal Galaxies (dSphs). The standard ON-OFF analysis method is applied in the observation of the Sagittarius dSph where a ~3σ hotspot is observed above 300 GeV, although more statistics is required to conclude on its potential DM origin. The second part of the work is focused on the search for monochromatic γ-ray line signatures in the GC region. A Full Likelihood method has been developed, calibrated with Monte-Carlo simulations and applied to a sub-sample of a 20h dataset acquired in 2014. No excess signal is found, thus leading to limits on the DM annihilation cross-section down to a 100 GeV mass range, the sensitivity at the lowest energies being achieved by the 5th H.E.S.S. telescope added in 2012. These limits efficiently fill the gap in mass between results from Fermi-LAT and the first phase of H.E.S.S. On the other side the analysis of the complete dataset is expected to exclude the 130 GeV line-like feature recently reported in the Fermi-LAT data, with more than 95% CL, and to provide the most constraining DM limits so far on γ-ray line emission in the VHE range

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Lavalle, Julien. "Modèle effectif de matière noire fermionique - Recherche de matière noire supersymétrique avec le télescope gamma CELESTE." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00142472.

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Ce mémoire aborde la problématique de la matière noire, sous des angles à la fois phénoménologiques et expérimentaux. Dans le MSSM, la matière noire froide et non-baryonique, mise en évidence aux différentes échelles de l'univers par ses effets gravitationnels, trouve une origine sous la forme de fermions de Majorana : les neutralinos. Ces particules peuvent en principe s'annihiler dans zones où elles sont naturellement concentrées, comme le coeur des halos de galaxies, et être à l'origine de rayonnement gamma. Or, les flux prédits pour ces modèles sont génériquement faibles au regard des sensibilités expérimentales. Après avoir établi des prédictions de flux de photons gamma pour les galaxies M31 et Draco dans le cadre du MSSM, nous généralisons les couplages du MSSM au moyen d'un lagrangien effectif. Nous montrons que la seule contrainte d'une densité fossile d'intérêt cosmologique suffit évidemment à réduire considérablement les flux de photons, indépendamment de la nature quantique de la matière noire (fermions de Dirac/Majorana), mais que des couplages effectifs permettent d'atteindre des prédictions plus optimistes. Enfin, nous présentons la recherche de signature de matière noire supersymétrique opérée avec le télescope à effet Tcherenkov CELESTE, reposant sur l'observation de la galaxie M31. Nous développons une méthode de reconstruction spectrale, préalable à la recherche d'un signal exotique. L'analyse des données collectées sur M31 permet d'obtenir la première limite expérimentale sur une galaxie dans l'intervalle 50-500 GeV, et fournit une information astrophysique dépassant la seule problématique de la matière noire.

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Lasserre, Thierry. "Mesure de l'abondance des astres sombres de masse stellaire dans le halo galactique par la recherche de phénomènes de microlentilles vers les Nuages de Magellan." Paris 6, 2000. http://www.theses.fr/2000PA066266.

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Peirani, Sébastien. "Aspects dynamiques et physiques de la matière noire." Nice, 2005. http://www.theses.fr/2005NICE4101.

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Ce travail consiste à étudier la dynamique des halos de matière noire ainsi que la possibilité de détecter les rayons-gamma qui proviennent de l'annihilation des neutralinos, supposés être les constituants de la matière noire (DM). Dans un premier temps, des simulations numériques ont été réalisées dans le cadre du modèle Lambda-CDM. Nous avons en particulier étudié les effets de l'accrétion et de la fusion sur l'évolution du moment cinétique des halos et leur relaxation dynamique. Nos résultats indiquent que les halos acquièrent du moment cinétique principalement par transfert de moment cinétique orbital durant des phases d'accrétion/fusion plutôt que par les effets de marée. Dans un deuxième temps, nous avons étudié les effets de l'inclusion du terme de la constante cosmologique dans le modèle d'effondrement sphérique de Tolman-Lemaître et déduit les masses pour des groupes de galaxies proches, notamment le Groupe Local et l'amas de Virgo. Notre procédure a mené à une nouvelle évaluation de la constante de Hubble en bon accord avec les récentes déterminations par d'autres méthodes. Finalement, nous avons prédit le flux des rayons-gamma à partir de différentes sources telles que M31, M81, la galaxie du Dragon et la galaxie du Sagittaire et leur détectabilité par le futur satellite GLAST. L'analyse de la détection ou non à différents seuils d'énergie nous a permis d'imposer des contraintes sur la masse du neutralino ainsi que sur la distribution spatiale de la DM dans ces objets This work aims to study the dynamics of dark matter halos as well as the possibility of detection of gamma-rays resulting from the annihilation of neutralinos, supposed to be the constituent of dark matter (DM). In a first step, numerical simulations have been performed in the context of the Lambda-CDM cosmology and we have studied the effects of merger/accretion on the angular momentum evolution of halos and their dynamical relaxation. Our results indicate that halos acquire angular momentum essentially by the transfer of orbital angular momentum to spin during merger/accretion events rather than by tital torques. In a second step, we have studied the effects of the inclusion of a cosmological constant term in the spherical Tolman-Lemaître collapse model and re-derived masses for some nearby groups of galaxies, in particular the Local Group and Virgo. Our procedure yields a new evaluation of the Hubble constant in quite agreement with recent determination by other methods. Finally, we have predicted gamma-rays fluxes from different sources as M31, M87, Draco and Sagittarius and their detectability by the forthcoming GLAST satellite. The analysis of detection or not at different energy thresholds allows to constraint the neutralino mass and the spatial distribution of DM in those objects

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Maurin, David. "Rayonnement cosmique et détection indirecte de matière noire." Habilitation à diriger des recherches, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00880159.

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Ce document est constitué de deux parties et de deux annexes . Dans le chap. 1, je parle de la composante nucléaire du rayonnement cosmique galactique, des enjeux astrophysiques et ceux reliés à la matière noire. Le chap. 2 est consacré à l'étude des émissions gamma dues à l'annihilation de matière noire. Le fil conducteur est la recherche indirecte de matière noire, qui passe par la maîtrise du signal et des fonds astrophysiques. Chaque partie propose une introduction du sujet, un état des lieux, une compilation des résultats obtenus et quelques perspectives et directions de recherches à développer pour les années à venir. La conclusion générale revient sur le lien et la complémentarité des particules chargés et neutres et l'articulation de ces deux messagers pour de futures études hors de la Galaxie. L'annexe A présente quelques outils développés utilisés pour ces études et qui ont été rendus publics. L'annexe B, un peu plus personnelle, revient sur mon parcours, mon CV et le rôle que j'ai pu avoir dans l'encadrement d'étudiants de master et de thèse et dans l'animation scientifique.

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Tiret, Olivier. "Dynamique des galaxies : gravité newtonienne & gravité modifiée." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00335993.

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La dynamique des systèmes gravitationnels s'appuie traditionnellement sur la physique de Newton. Appliquée à l'échelle des galaxies, la gravitation newtonienne impose l'existence d'une certaine matière, actuellement invisible : la matière noire. Si ce modèle ($\Lambda$ Cold Dark Matter) rencontre des succès à grande échelle, des difficultés apparaissent à l'échelle des galaxies. Dans ma thèse, j'explore par des simulations numériques une alternative de la gravitation newtonienne : MOND (Modified Newtonian Dynamics), où la loi newtonienne de la gravité est modifiée selon une échelle d'accélération, sans l'intervention de la matière noire. Cette expression de la gravitation est non-linéaire et impose une méthode différente de celle utilisée dans les systèmes avec matière noire. J'ai écrit un code permettant la résolution des deux modèles de gravité, ce qui a permis de les comparer. J'ai testé ainsi l'évolution de galaxies spirales isolées puis en interaction. Ces simulations modélisent aussi la dissipation du gaz froid et la formation d'étoiles. Celles-ci ont montré que les galaxies sont moins stables en gravitation modifiée qu'en gravitation newtonienne, elles forment des barres plus rapidement. Ces simulations ont aussi révélé des différences importantes sur les transferts de moment angulaire lors des formations des barres et sur les effets de friction dynamique qui ralentissent les barres. Ce travail a permis de réaliser, pour la première fois en gravité modifiée, des simulations de galaxies en interaction du type des Antennes. Là encore, les effets de friction dynamique ont un rôle majeur sur la durée du temps de fusion, plus long en gravitation modifiée. Ceci ouvre des horizons vers des simulations cosmologiques qui pourraient valoriser un modèle en analysant la formation hiérarchique des structures à partir des fluctuations de densité primordiales. Par ailleurs, la modélisation de la cinématique des galaxies (naines, spirales et elliptiques) est aussi approfondie. En particulier, l'analyse des courbes de rotation des galaxies spirales montre que celles-ci peuvent contenir un composant de gaz moléculaire froid deux fois plus massif que le composant atomique.

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Arbey, Alexandre. "Matière Noire Astronomique et Champs Scalaires." Phd thesis, Chambéry, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002945.

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Cette thèse porte sur le problème de la Matière Noire astrophysique et cosmologique. Dans les quatre premiers chapitres sont exposés succinctement le Modèle Standard Cosmologique, les observations démontrant la présence d'énergie et de matière noires, les modèles de matière noire les plus étudies, et diferents modèles cosmologiques ou astrophysiques reposant sur des champs scalaires. Dans les trois chapitres suivants est détaillé un modèle de matière noire bosonique basé sur l'existence d'un champ scalaire complexe et chargé dans U(1). Nous verrons que couple a un potentiel quadratique, un tel champ est susceptible d'expliquer les courbes de rotation des galaxies, tout en conservant depuis la recombinaison un comportement cosmologique de matière. Nous nous intéresserons ensuite au cas du potentiel quartique, et nous montrerons d'une part que son comportement cosmologique est lui aussi relativement bon, et d'autre part qu'il explique bien les courbes de rotation des galaxies spirales de petite taille, si problématiques pour de nombreux modèles de matière noire.

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Wolk, Melody. "Evolution of the galaxy distribution in large cosmological surveys." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066322.

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Le principal objectif de cette thèse est d'étudier la relation entre la part visible et celle non-visible de l'Univers. Dans le cadre du modèle cosmologique standard, nous utilisons l'observation des galaxies comme principal outil pour sonder la distribution de matière de l'Univers et son évolution. Pour ce faire, nous utilisons des outils statistiques afin de caractériser la façon dont les objets sont répartis sur le ciel. Afin de modéliser nos mesures, nous usons d'une description phénoménologique appelée le "modèle du halo". Cependant, nous avons besoin d'avoir accès a une grande quantité de données dans le but d'extraire des estimations robustes. Ceci est rendu possible par l'utilisation, dans cette thèse, de relevés photométriques. Dans un premier temps, nous avons étudié la façon dont les amplitudes hiérarchiques de la distribution de galaxies, jusqu'à l'ordre 5, évoluent avec le redshift. Nous avons réalisé cette étude sur les données du Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey (CFHTLS) allant de l'époque actuelle jusqu'à des resdhifts intermédiaires. Nous avons ensuite interprété ces résultats dans le cadre de la théorie perturbative et avons trouvé que dans le régime des faibles interactions non-linéaires, nos mesures sont marginalement en accord avec les prédictions. Cependant, ces dernières semblent avoir une amplitude, légèrement mais systématiquement, supérieure à celle de nos mesures, ce qui suggère l'existence de termes non-linéaires dans l'expression du biais. Grâce au modèle du halo, nous avons aussi montré que la position de la transition entre les régimes non-linéaire et faiblement non-linéaire, est totalement compatible avec les prédictions théoriques. Dans un second temps, utilisant les statistiques a deux points sur les données du relevé UltraVISTA-COSMOS, nous avons etudié la façon dont l'aggregation des galaxies dépend de la masse stellaire et du redshift à des redshifts supérieurs à un. Nous avons observé qu'en moyenne les échantillons ayant une limite en masse stellaire plus haute ont une amplitude d'aggregation plus forte ce qui signifie que les populations plus rares sont plus fortement aggregées. Nous avons aussi interprété nos mesures dans le contexte du modèle du halo. De plus, nous avons considéré le rapport de la masse stellaire sur la masse du halo et suivi l'évolution du maximum de cette quantité jusqu'à z~2 et interprété ces résultats en terme de formation des galaxies. Nous avons montré que, pour l'échantillon contenant toutes les galaxies, M_{h}^{peak} se déplace progressivementvers les grandes masses de halo aux grands redshifts, un effet connu comme étant "anti-hiérarchique". Pour finir, nous résumons nos principaux résultats et présentons certains de nos futurs projets The main objective of this thesis is to investigate the relationship between the dark and the luminous part of the Universe. Within the standard cosmological model framework, we will use galaxies as our probes to study the matter distribution in the Universe and its evolution. In order to achieve this goal, we use statistical tools to characterize the way objects are distributed in the sky. We model our measurements using a phenomenological description: the ``halo model''. However, to make robust estimations, we need to have access to a large amount of data which is made possible by the use of photometric redshift surveys. First, we look at the redshift dependence of the hierarchical amplitudes of the galaxy distribution up to order 5 using a wide photometric survey, the Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey (CFHTLS), from present day up to intermediate redshifts. We interpret these measurements in the perturbation theory framework. We found that in the weakly non-linear regime, our measurements are marginally consistent with the predictions. However, these latter slightly over-predict our measurements, which suggests the existence of higher-order bias terms. Using the halo model, we also showed that the position of the transition between the non-linear and the weakly non-linear regime is fully compatible with theoretical expectations. Then, using two-point statistics on data from the UltraVISTA-COSMOS survey, we investigate the way galaxy clustering depends on the stellar mass and the redshift beyond a redshift of one. We found that, on average, samples with higher stellar mass thresholds have higher mean clustering amplitude meaning that rarer populations are more strongly clustered. We also interpreted these measurements in the context of the halo model. Furthermore, we consider the stellar mass to halo mass ratio and follow the evolution of the peak in this quantity up to redshift z \sim ~2 trying to interpret it in terms of galaxy formation. We showed that, for the full sample, M_{h}^{peak} shifts progressively to higher halo masses at higher redshifts, an effect known as ``anti-hierarchical''. Finally, we summarize our main results and present some of our future projects

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Le, Guillou Laurent. "Recherche de matière noire galactique par détection de microlentilles gravitationnelle en photométrie différentielle." Paris 6, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003907.

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Becquaert, Jean-François. "La géométrie 3D des halos de matière noire par les disques d'hydrogène atomique Hi." Observatoire de Paris (1667-....), 1997. https://hal.science/tel-02154083.

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Les théories de l'Univers basées sur l'inflation prédisent que la matière noire non-baryonique composerait 95% de toute la matière dans l'Univers ( = 1). Des analyses récentes suggèrent que celle-ci est agglomérée essentiellement autour des galaxies individuelles. Connaitre la forme de ces halos de matière noire avec une bonne précision pourrait permettre d'appréhender la nature de cette matière. La géométrie 3-dimensionnelle des halos de matière noire est étudiée dans cette thèse à travers l'analyse de l'épaisseur des disques d'hydrogène atomique Hi des galaxies spirales. La méthode consiste en une analyse cinématique de l'épaisseur des disques Hi ou les gauchissements des disques des galaxies (« warps »), sont explicitement inclus dans le modèle 3D. En parallèle, une analyse théorique est développée. L’épaisseur des disques Hi est donnée en fonction de l'aplatissement du halo q = c/a, d'un modèle de masse de la galaxie solution d'un ajustement de la courbe de rotation observée, de la dispersion verticale de vitesse du gaz et de l'auto-gravite du gaz. La confrontation avec l'épaisseur modélisée ci-dessus permet de déterminer q. Nous montrons que le problème est en fait dominé par la masse extérieure au dernier rayon de la courbe de rotation (inconnue). La masse externe puisqu'elle n'a pas une symétrie sphérique, a une contribution négative sur cette courbe de rotation. Les densités volumiques de matière noire peuvent être typiquement surestimées d'un facteur 3. La méthode des disques atomiques corrigée est appliquée aux galaxies inclinées K 884, NGC 4013, NGC 891 et m 31. Pour toutes les galaxies, l'aplatissement du halo avec la méthode corrigée est trouvé très prononcé, pouvant même être représenté par q 0. 1 pour NGC 891 Knowing the flattening of dark matter halos surrounding the galaxies is of cosmological relevance since it will give some insight in the true nature of dark matter and in the processus of galaxy formation. The 3D geometry of Dark Matter Halos is studied here through an analysis of the thickness of the atomic hydrogen diak (Hi) of spiral galaxies. We test the flattening of the global gravitational potential locally, using the equatorial rotation curve and the Hi disk thickness. A method consisting in a 3D kinematical analysis of the thickening of Hi layers (“flaring”), inserting explicitly the modelling of warps, is presented. In parallel, it is shown that the thickness is generally predictable as a function of the halo flattering q = c/a, a galaxy mass model solution of a fit of the rotation curve, the vertical velocity dispersion of the gas, and the self-gravity of the gas. A comparison with the previously modelled thickness will finally determine q. We show that the problem is in fact dominated by the external mass in the galaxies (i. E. The mass after the last radius of the measured rotation curves). The mass external to the disk, if not spherical, has a negative contribution to the inner rotation curve (since the radical force is opposite to the radial force due to the mass inside the galactic disk) : the dark matter outside the last radius of the curve is shown to modify the inner dark matter densities up to a factor 3. The method roughly corrected from the “external mass” problem is applied to a sample of edge-on spiral galaxies : K 884, NGC 4013, NGC 891 and M31. In every case, the dark halos with the corrected method are found much more flattened than when they are determined with the classical infinite isothermal profile and can ever be inferior to q 0. 1 for NGC 891

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Bournaud, Frédéric. "Evolution des galaxies : interactions, fusions, et accrétion de gaz." Paris 6, 2006. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00079377.

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Richardson, Tamara. "Implications cosmologiques et astrophysiques de la structure interne des halos de matière noire." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2023. http://www.theses.fr/2023UPSLO010.

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À une époque de tensions en cosmologie, les amas de galaxies offrent une opportunité unique et renaissante pour apporter de nouvelles réponses aux débats. Étant les structures gravitationnellement liées les plus massives de l'Univers, les amas de galaxies se situent à la frontière entre la cosmologie et l'astrophysique, et sont à présent bien établies en tant que sonde cosmologique grâce à leurs abondances et leur `clustering'.Dans cette thèse, nous examinons l’utilisation potentiel de la structure interne des amas de galaxies en tant que nouvelle sonde à la fois, du modèle cosmologique et des processus astrophysiques qui ont lieu à l'intérieur de ces objets. Précisément nous caractérisons la structure interne par le biais d'un proxy non paramétrique de la forme du profile de masse que nous nommons `halo sparsity', définis comme étant simplement le rapport de deux masses.Nous montrons que l'utilisations de la sparsity permet de jauger l'impact de collisions et fusions d'amas ainsi que de concevoir une approche statistique permettant de rapidement détecter ces évènements dans les catalogues de grands relevés, en fournissant aussi une estimation préliminaire de l’époque à laquelle ces évènements ont eu lieu. De plus, nous quantifions la dépendance cosmologique de la sparsity nous permettant d’améliorer mais aussi de créer une nouvelle méthode pour contraindre les paramètres cosmologiques du modèle ΛCDM. Enfin, nous franchissons les premières étapes permettant d’amener cette sonde au-delà du domaine des nouveautés théorique en étudiant comment elle est affectée par diverses contraintes observationnelles. En particulier, nous examinons l’impact des traceurs de masse biaisés, des hypothèses faites par les pipelines observationnels, des incertitudes sur les mesures de masses ainsi que la possibilité de combiné la sprasity avec d’autres sondes cosmologiques At a time of tensions in cosmology, galaxy clusters provide a unique and renewed avenue to possibly settle debates. As the largest gravitationally bound structures in the Universe, galaxy clusters find themselves at the interface between cosmology and astrophysics, and are now well established probes of the cosmological model through their abundances and clustering.In this work, we investigate the potential of using the internal structure of galaxy clusters as a novel probe of both the underlying cosmology and the astrophysical processes which take place within these objects. Specifically, we characterise the internal structure through the shape of the mass profile which we quantify using a non-parametric proxy which we call halo sparsity, simply defined as the ratio of two masses.We show how the use of sparsity can gauge the impact of individual merger events and design a statistical approach to quickly detect recent events in large survey catalogues while also providing a preliminary estimate of the time at which these mergers took place. Furthermore, we quantify the cosmology dependence of halo sparsity allowing us to improve and design a novel approach to constrain the Lambda CDM cosmological parameters.Finally, we begin to take this probe beyond the realm of theoretical oddities by investigating how it is affected by observational constraints. In particular, we study the impact of biased mass tracers, observational pipeline assumptions, mass measurement uncertainties as well as the possibility of combining halo sparsity with other cosmological probes

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Lefranc, Valentin. "Recherche de matière noire, observation du centre galactique avec H.E.S.S.et modernisation des caméras de H.E.S.S. I." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS204/document.

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Le réseau de 5 télescopes Tcherenkov au sol H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) permet de détecter des rayons gamma à très hautes énergies (E>50GeV) pour sonder les phénomènes non thermiques les plus violents de l'univers. Ces rayons gamma peuvent provenir de l'annihilation de particules de matière noire. L'astronomie gamma permet donc de rechercher les signatures de l'annihilation de particules de matière noire dans les régions denses de l'univers. Cette thèse est composée de trois parties. Après un bref rappel sur l'instrument H.E.S.S., sont présentés en premier lieu les tests de performance effectués pour l'étalonnage de la nouvelle électronique utilisée pour la modernisation des caméras des quatre télescopes CT1 à 4. L'analyse des premières données de la caméra CT1 modernisée montre la réduction du temps mort de lecture du réseau qui permettra de bénéficier pleinement de la stéréoscopie entre les 5 télescopes du réseau. La deuxième partie de la thèse traite des 10 ans d'observations de la région du Centre Galactique avec H.E.S.S. ainsi que les récentes observations obtenues avec l'ajout en 2012 du télescope de 28 mètres de diamètre (CT5) au centre du réseau. L'analyse des données de CT5 en direction de la source centrale HESS J1745-290 permet d'avoir accès aux événements aux plus basses énergies accessibles avec H.E.S.S. (100 GeV). Le spectre de la source centrale est en très bon accord avec celui de HESS J1745-290 mesuré avec CT1-4 et les données en dessous de 150 GeV permettent de raccorder ce dernier à celui de la source Fermi 3FGHL J1745.6-2859c.Dans la troisième partie, les 10 ans de données dans la région du Centre Galactique avec la première phase de H.E.S.S sont analysés pour rechercher un signal d'annihilation de matière noire à l'aide d'une méthode de vraisemblance utilisant les caractéristiques spectrale et spatiale du signal de matière noire par rapport à celles du bruit de fond. En l'absence de signal matière noire, les contraintes sont calculées sur la section efficace d'annihilation et, pour la première fois, un réseau de télescope Tcherenkov au sol est capable de sonder la section efficace d'annihilation thermique dans le cas d'un profil de matière noire piqué. La sensibilité sur la section efficace d'annihilation de l'instrument H.E.S.S. utilisant CT5 est ensuite présentée vers le Centre Galactique et la galaxie naine récemment découverte Reticulum II. La dernière partie de cette thèse étudie le potentiel du futur réseau de télescopes Tcherenkov CTA, (Cherenkov Telescope Array) pour la détection d'un signal d'annihilation de matière noire. Vers la région du Centre Galactique le signal de matière noire attendu est significativement augmenté par la contribution de rayons gamma produits par effet Compton inverse d'électrons et positrons énergétiques sur les champs de radiation ambiants. La sensibilité obtenue permet à CTA de sonder la section efficace d'annihilation thermique dans tous les canaux d'annihilation dans le cas d’un profil de matière noire piqué. L’impact sur la sensibilité de CTA des erreurs systématiques et de l’émission diffuse mesurée par Fermi est aussi montré. Dans le cas des galaxies naines satellites de la Voie Lactée, les performances de CTA permettent de les considérer comme des objets spatialement étendus, et d'obtenir une sensibilité compétitive avec celle du Centre Galactique dans le cas d’un profil à cœur de plusieurs kpc. Dans le cas d'un signal de matière noire de type ligne, CTA sera capable de contraindre fortement des modèles spécifiques de matière noire au TeV grâce à l'effet Sommerfeld, comme le Wino et le MDM-5plet The ground-based Cherenkov telescope array H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) is able to detect gamma rays at very high energies (E> 50GeV) to probe the most violent non-thermal phenomena in the universe. These gamma rays can also come from dark matter particle annihilation. Gamma-ray astronomy provides a promising avenue to search for signatures of these annihilations in overdense regions of the universe. This thesis is composed of three parts. After a brief reminder of the H.E.S.S. instrument, the performance tests to calibrate the new electronics used for the modernization of the four cameras CT1-4 telescopes are presented. The analysis of the upgraded camera raw data shows a reduction global array dead time allowing to maximize the benefit of the stereoscopy between the 5 telescopes. The second part of the thesis deals with 10 years of observations of the Galactic Center region with H.E.S.S. and recent observations taken with the 28-meter-diameter telescope (CT5) located at the center of the array. The data analysis towards the central source HESS J1745-290 provides access to events at lower energies (100 GeV). The spectrum of the central source is in very good agreement with the one of HESS J1745-290 measured with CT1-4 and data below 150 GeV enable to connect it to the Fermi 3FGHL J1745.6-2859c source spectrum. In the third part, the 10 years of data in the region of the Galactic Centre with the first phase of H.E.S.S. are scanned for a dark matter annihilation signal using a likelihood method using the spectral and spatial characteristics of the dark matter signal compared to background. No dark matter signal is detected. The constraints are calculated on the annihilation cross section and, for the first time, a ground-based Cherenkov telescope array is capable to probe the thermal cross section in the case of a cuspy dark matter profile. The sensitivity of the annihilation cross section of the H.E.S.S. instrument using CT5 is then presented toward the Galactic Center and the recently discovered dwarf galaxy Reticulum II. The last part of the thesis studies the potential of the future ground-based instrument CTA (Cherenkov Telescope Array) for the detection of dark matter annihilation signal. Towards the Galactic Center region, the expected dark matter signal is significantly increased by the contribution of gamma rays produced by inverse Compton process of energetic electrons and positrons on ambient radiation fields. The sensitivity obtained enables CTA to probe the thermal cross section in all annihilation channels for a cuspy dark matter profile. The impact on CTA sensitivity of systematic errors and diffuse emission measured by Fermi is also shown. In the case of dwarf galaxy satellites of the Milky Way, the CTA performances enable to consider them as extended objects and provide a competitive sensitivity with the Galactic Centre sensitivity for a kpc-core profile. In the case of a line signal, CTA will be able to strongly constrain specific TeV dark matter models through the Sommerfeld effect, as Wino and MDM-5plet

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Régoa, Matos Afonso Isabel Cristina. "Recherche d'événements de microlentille gravitationnelle vers le centre de notre galaxie avec Eros II." Paris 7, 2001. http://www.theses.fr/2001PA077111.

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Vega, Ferrero Jesús. "Dark matter distribution in the Universe with gravitational lensing : the distribution of Einstein radii as cosmological probes." Observatoire de Paris, 2015. https://hal.science/tel-02095303.

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L’effet de lentille gravitationnelle est une conséquence de la Relativité Générale, selon laquelle la trajectoire de la lumière peut être déviée par le champ gravitationnel d’un corps massif. Cependant, les résultats obtenus jusqu’à présent sont assez controversés. Par exemple, certains amas de galaxies présentent des anneaux de grande dimension, dont l’abondance semble être en contradiction avec les prédictions du modèle cosmologique ΛCDM. Par ailleurs, des observations détaillées de quelques amas montrent des concentrations très élevées par rapport aux prédictions. Le travail développé dans le cadre de cette thèse traite de résoudre ce problème. Des re-simulations cosmologiques de très haute résolution ont été réalisées (MUSIC MultiDark, avec la meilleure résolution jamais atteinte jusqu’à présent) pour analyser de forme détaillée 1400 halos de matière noire isolés. La très haute résolution en masse et spatiale de ces amas simulés nous a permis d’obtenir une meilleure analyse de la relation masse-concentration des halos d’amas de galaxies en prenant en compte les effets de triaxialité. Avec ces éléments, un modèle semi-analytique a été développé (MAPLENS, MAdrid-Paris LENsing Semianalytics) pour prédire les distributions des propriétés de lentille gravitationnelle des amas, et leurs évolutions par la technique statistique bien connue d’estimation de densité par noyau (kernel density estimate). MAPLENS nous a permis de comparer les prédictions théoriques avec les observations en utilisant deux techniques complémentaires. D’une part la distribution de taille des anneaux et d’autre part la distribution de valeurs extrêmes (extreme value statistics) Gravitational lensing can be as competitive as other cosmological probes for constraining cosmological parameters. However, previous attempts of using strong lensing statistics as a cosmological tool have produced controversial results. In particular, observations of strong lensing clusters seemed to indicate that: first, some galaxy clusters have very extended critical lines whose abundances can hardly be reproduced by cluster models in the framework of a ΛCDM cosmology; and second, few clusters have concentrations which are way too large compared to numerical expectations. The main motivation behind this thesis work is to check whether the persistence of the arc statistics problem can be still questioned –both by theoreticians and by observers– in terms of the current ΛCDM cosmological model. We use the state-of-the-art numerical simulations of galaxy clusters (MUSIC, MultiDark) as a laboratory to test the general gravitational lensing properties of these objects that can then be incorporated into a semi-analityc model (MAPLENS, Madrid-Paris LENsing Semianalytics) for the prediction of the statistical distribution of strong lens features in the universe. MAPLENS incorporates all the selection effects that could be accounted for in the MUSIC dataset: triaxiality, substructures and mergers. We then compare the predictions of MAPLENS with recent observational data from CLASH and SGAS using two independent techniques: the distribution function of Einstein radii and the extreme value statistics of Einstein radii

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Dumas, Alexis. "Recherche indirecte de matière noire en direction des galaxies naines avec le télescope à neutrinos ANTARES." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2014. http://www.theses.fr/2014CLF22500/document.

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La première partie de ce document résume les arguments astrophysiques permettant de supposer l’existence de matière noire. Le modèle cosmologique ΛCDM y est présenté ainsi que la notion de section efficace d’auto-annihilation de matière noire. Les galaxies naines satellites de la Voie Lactées, sources de notre étude, sont introduites dans un second chapitre. Après un rappel des grandes structures qui composent l’univers, les problématiques liées aux galaxies naines sont abordées : nombre de ces galaxies, distribution de la densité de matière noire en leur sein et forces de marées dues à la Voie Lactée.La seconde partie discute de la modélisation de la densité de matière noire dans les galaxies naines. La méthode employée, utilisant l’équation de Jeans et la dispersion des vitesses projetées des étoiles, y est présentée. Trois profils de matière noire sont retenus : NFW, Burkert et Einasto ainsi que quinze galaxies naines. La production de neutrinos lors de l’auto-annihilation de matière noire est ensuite abordée. Les spectres énergétiques des neutrinos produits sont générés avec le logiciel PYTHIA puis comparé avec d’autres résultats pour le centre galactique. Vingt-trois hypothèses de masse du candidat de matière noire sont choisies, allant de 25 GeV/c2 `a 100 TeV/c2. Cinq canaux d’auto-annihilation sont sélectionnés pour l’analyse : χχ → b¯b, W+W−, τ+τ−, μ+μ−, νμ ¯ νμ. La troisième partie comporte une présentation du détecteur utilisé pour l’étude, le télescope à neutrinos ANTARES. Trois algorithmes de reconstruction développés et utilisés au sein de la collaboration y sont également détaillés : AAFit, BBFit et GridFit. L’analyse des données d’ANTARES ayant pour but de mettre en évidence un excès de neutrinos caractéristique de l’auto-annihilation de matière noire est résumée dans le sixième et dernier chapitre. Aucun excès n’ayant été observé, une limite sur la section efficace d’auto-annihilation de matière noire a été déterminée The first part of this document summarizes the astrophysical arguments to suppose the existence of dark matter. The cosmological model ΛCDM is presented as well as the concept of cross section of dark matter self-annihilation. Dwarf galaxies satellites of the Milky Way, the sources of our study are introduced into a second chapter. After recalling the large structures that make up the universe, the issues related to dwarf galaxies are addressed : missing satellites problem, distribution of dark matter density within them and tidal forces due to the Milky Way. The second part discusses the modeling of the dark matter density in dwarf galaxies. The methodology, using the Jeans equation and dispersion of projected stars velocities, is presented. Three dark matter profiles are retained : NFW, Burkert and Einasto and fifteen dwarf galaxies.Neutrino production during the self-annihilation of dark matter is then addressed. The energy spectra of neutrinos are generated with PYTHIA software and compared with other results for the galactic center. Twenty-three assumptions of mass dark matter candidates are chosen, ranging from 25 GeV/c2 100 TeV/c2. Five self-annihilation channels are selected for analysis : χχ → b¯b, W+W− τ+τ− μ+μ− νμ ¯ νμ. The third part includes a presentation of the detector used for the study, the ANTARES neutrino telescope. Three reconstruction algorithms developed and used in collaboration are also detailed : AAFIT, BBFit and GridFit. The analysis of data ANTARES aimed to find a neutrinos excess characteristic of dark matter self-annihilation is summarized in the sixth and final chapter. No excess was observed, a limit on the cross section of dark matter self-annihilation was determined

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Mollitor, Pol. "Simulations cosmologiques et astroparticules : formation de galaxies spirales : détection directe et indirecte de la matière noire." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4755.

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Deux problématiques sont abordées dans cette thèse: la formation de galaxies spirales et la détection de la matière noire (MN).Nous étudions trois simulations cosmologiques hydrodynamiques de haute résolution zoomées sur des halos de propriétés similaires à celui de la Voie Lactée que nous réalisons avec le code à grille adaptative RAMSES. Nous analysons les distributions d'étoiles et de gaz et constatons qu'une de nos galaxies simulées possèdent des propriétés intéressantes par rapport à la Voie Lactée. Nous obtenons un disque stellaire étendu et une courbe de rotation plate avec la vitesse de rotation et la densité locale de MN en accord avec les observations. En ce qui concerne la distribution de MN, nous analysons l'interaction avec les baryons et nous montrons explicitement comment le profil de densité de MN est aplatie par les processus de feedback.Dans le cadre de cette simulation, nous étudions les incertitudes astrophysiques sur la détection directe en analysant les quantités importantes comme la densité locale de MN, sa distribution de vitesse et la vitesse d'échappement locale. De plus, nous considérons plusieurs sélections de distribution de MN et d'étoiles et estimons ainsi la variabilité du taux de détection.Dans le cadre cohérent de la simulation, nous calculons les signaux d'annihilation et de désintégration de MN en rayons gamma ainsi que le fond diffus, que nous modélisons en utilisant les explosions de supernovae comme sources de rayons cosmiques qui produisent les rayons gamma par spallation sur la distribution de gaz. Les configurations de la matière noire et des baryons induisent une situation défavorable à la détection indirecte de la MN The thesis tackles two topics: the formation of spiral galaxies and the detection of dark matter (DM).We study three high resolution cosmological hydrodynamical simulations of Milky Way-sized halos including a comparison with the corresponding DM-only runs performed with the code RAMSES. We analyze the stellar and gas distribution and find one of our simulated galaxies with interesting Milky Way like features with regard to several observational tests. We obtain an extended disk and a flat rotation curve with a circular velocity and a DM density in the solar neighborhood that are in agreement with observations. Following observational procedures, we rederive the stellar-to-halo mass ratio and obtain competitive values for this criterion. Concerning the DM distribution, we explicitly show the interaction with the baryons and show how the DM is first contracted by star formation and then cored by feedback processes.In the framework of the simulation, we analyze the astrophysical uncertainties relevant for direct detection by studying the involved quantities like the local DM density, the DM velocity distribution and the local escape velocity . Furthermore, we consider various selections of DM and star distributions and estimate the variability of the detection rate.Within the self-consistent framework of the simulation, we calculate the DM annihilation and decay gamma ray (GR) signals as well as the diffuse GR background, that we model using the supernovae explosions as cosmic ray sources which produce GRs by spallation on the gas distribution. The cored DM profile and the high central baryonic densities induce a challenging configuration for indirect DM detection

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Lacroix, Thomas. "Phenomenology of dark matter particles at the centers of galaxies." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066060/document.

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Élucider le mystère de la matière noire est l’un des plus grands défis de la physique moderne, à l’interface entre l’astrophysique, la cosmologie et la physique des particules. Dans cette thèse, j’aborde différents aspects de la recherche indirecte des particules de matière noire, approche complémentaire à la détection directe et à la production dans des collisionneurs. Nous entrons dans une nouvelle ère grâce à des instruments remarquables et c’était donc le moment opportun pour s’attaquer au problème du profil de densité de matière noire au centre des galaxies par des méthodes originales. C'est la motivation principale de ma thèse. Dans ce travail, je tire parti des avancées technologiques afin d’explorer de nouvelles façons d’étudier la région centrale des halos de matière noire. Je me concentre en particulier sur les pics de matière noire, qui correspondent à des augmentations extrêmement fortes de la densité de matière noire pouvant être induites par les trous noirs supermassifs. Je montre qu’il est possible d’aller au-delà des recherches standards en étudiant les photons émis par des électrons et positrons produits dans les processus d’annihilation des particules de matière noire. Dans ce contexte, je décris une nouvelle technique pour modéliser la propagation des rayons cosmiques pour des profils d'injection très piqués. Je développe des modèles originaux de l’émission diffuse dans les régions centrales des galaxies, pour la Voie Lactée mais également pour d’autres galaxies, ce qui permet d’expliquer certaines observations récentes et de faire des prédictions pour des observations futures Unveiling the nature of dark matter is one of the greatest challenges of modern physics, at the interface between astrophysics, cosmology and particle physics. In this thesis, I tackle various aspects of indirect searches for dark matter particles, which provide a complementary approach to direct detection or collider experiments. We are now entering into an era of instruments with outstanding capabilities, so it was timely to tackle the problem of the dark matter density profile at the centers of galaxies with novel methods, which motivated this thesis. Taking advantage of these technological advances, I investigate new ways of probing the very central part of dark matter halos, especially focusing on dark matter spikes, i.e. very strong enhancements of the dark matter density that can form around supermassive black holes. I show that we can go beyond standard dark matter searches by studying photon emission from electrons and positrons produced in dark matter annihilation processes. In this context, I describe a new cosmic-ray propagation technique to account for injection by spiky distributions at the centers of galaxies. I develop novel models of the diffuse emission in the central regions of galaxies, focusing not only on the center of the Milky Way, but on the central regions of other galaxies as well. This allows me to explain recently reported observations and make predictions for future observations

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Cherrey, Maxime. "Etude et caracterisation du gaz tiède autour des galaxies." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2024. http://www.theses.fr/2024LYO10187.

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Le Milieu Circumgalactique (CGM) désigne la zone située autour des galaxies qui constitue l’interface entre celles-ci et le milieu intergalactique. Le gaz qu’il contient provient notamment de phénomènes d’accrétion permettant d’alimenter la formation d’étoiles sur de longues périodes, et d’éjections provenant de l’explosion de supernovæ et causant des vents galactiques. Aujourd’hui le CGM constitue un test pour les modèles théoriques et les simulations qui ne parviennent pas encore à reproduire l’ensemble de ses caractéristiques physiques. Du point de vue observationnel, son étude est rendue compliquée par son aspect multi-phase et sa faible densité. Celle-ci implique une faible brillance de surface qui le rend presque invisible en émission avec les instruments actuels. C’est pourquoi il est, la plupart du temps, étudié en absorption, notamment grace à des lignes de visée de quasars. Dans cette thèse nous avons tenté d’améliorer la connaissance de la phase tiède du CGM (T~10^4K) en nous basant sur le doublet d’absorption à 2796,2803A du MgII. Pour cela nous avons utilisé l’échantillon MEGAFLOW qui se compose de 22 champs de quasars observés avec le spectrographe intégral de champs MUSE et le spectrographe haute résolution UVES. Le large champ de vue de MUSE et sa grande sensibilité le rendent idéal pour détecter les galaxies causant les absorptions. Cet échantillon, parmi les plus larges disponibles actuellement, est particulièrement adapté à l’étude du CGM des galaxies actives à redshift 0.4< z <1.5. Dans un premier temps nous nous sommes intéressés aux galaxies isolées, car celles-ci peuvent être associées sans ambiguïté aux absorptions MgII observées. Nous avons mesuré leur profil d’absorption en fonction du paramètre d’impact et étudié sa dépendance à différentes propriétés (masses stellaires, taux de formation d’étoiles et redshift). Dans un second temps nous avons conduit une analyse similaire pour les groupes de galaxies en les identifiant à l’aveugle grâce à une méthode combinant deux algorithmes de détection. Nous constatons d’abord que les absorptions de MgII sont principalement causées par des petits ensembles de galaxies (1 à 3) compatibles avec la corrélation naturelle et non par des groupes. La sélection rigoureuse des galaxies isolées permet d’obtenir une faible dispersion autour du profil d’absorption. Celui-ci s’étend sensiblement plus loin que ceux prédit par les simulations actuelles. Il semble en particulier que toutes les galaxies ayant une masse >10^9 Msun présentent une absorption >0.1A dans un paramètre d’impact de 50 kpc. Nous observons également que l’étendue des absorptions MgII est significativement plus importante le long du petit axe que le long du grand axe ce qui indique le rôle prépondérant des vents sur le CGM. D’autre part, Les halos de MgII s’étendent beaucoup plus loin pour les groupes que pour les galaxies isolées, et ce, même pour des masses de halos similaires et quelque soit la définition du paramètre d’impact utilisé. Cela témoigne des mécanismes différents pour ces deux environnements. L’intensité et la probabilité des absorptions MgII est positivement corrélée au SFR et à la masse stellaire. Elles ont également tendance à stagner ou diminuer avec le temps cosmique ce qui indique que la phase tiède ne croit pas comme les halos de matière noire. Nos observations favorisent plutôt le scénario de halos de gaz qui suivent la baisse du SFR cosmique. Enfin nous avons exploré de possibles liens entre les propriétés des halos de matière noire et les absorptions traçant la phase tiède. Nous pensons que le travail présenté ici mériterait d’être prolongé sur d’autres populations de galaxies et d’être comparé à des simulations afin de mieux contraindre les processus gouvernant l’évolution des galaxies The Circumgalactic Medium (CGM) refers to the area surrounding galaxies that constitutes the interface between them and the intergalactic medium. The gas it contains originates, in particular, from accretion mechanisms which fuel star formation over long periods, and from ejections caused by supernova explosions that create galactic winds. Today, the CGM presents a test for theoretical models and simulations, which have not yet succeeded in reproducing all of its physical characteristics. Observationally, studying the CGM is challenging because of its multi-phase nature and low density. It’s low surface brightness, makes it almost invisible in emission with current instruments. Therefore, it is mostly studied in absorption, particularly through quasar sightlines. In this thesis, we aimed to improve the understanding of the warm phase of the CGM (T~10^4K) traced by the 2796,2803 Å MgII absorption doublet. To this end, we used the MEGAFLOW sample, consisting of 22 quasar fields observed with the integral field spectrograph MUSE and the high-resolution spectrograph UVES. The wide field of view and high sensitivity of MUSE make it ideal for detecting galaxies causing the absorptions. This sample, one of the largest currently available, is particularly suited for studying the CGM of active galaxies at redshift 0.4 < z < 1.5. First, we focused on isolated galaxies because they can be unambiguously associated with the observed MgII absorptions. We measured their absorption profiles as a function of impact parameter and studied its dependence on various properties (stellar masses, star formation rates, and redshift). Subsequently, we conducted a similar analysis for galaxy groups, identifying them blindly using a method combining two detection algorithms. We find that MgII absorptions are primarily caused by small ensembles of galaxies (1 to 3) compatible with natural correlation and not by groups. The rigorous selection of isolated galaxies results in a low dispersion around the absorption profile, which extends significantly further than those predicted by current simulations. In particular, all galaxies with masses >10^9 Msun exhibit absorption >0.1 Å within an impact parameter of 50 kpc. We find that the extent of MgII absorptions is significantly higher along the minor axis than along the major axis, indicating the predominant role of winds on the CGM. We also observe that MgII halos extend much further for groups than for isolated galaxies, even for similar halo masses and regardless of the impact parameter definition used. This indicates different mechanisms at play in these two environments. The intensity and probability of MgII absorptions are positively correlated with SFR and stellar mass. They also tend to stagnate or decrease with cosmic time, indicating that the warm phase does not grow like dark matter halos. Our observations favor a scenario where gas halos follow the decline of the cosmic SFR. Finally, we explored possible links between dark matter halo properties and absorptions tracing the warm phase. We believe that the work presented here deserves to be extended to other galaxy populations and compared to simulations to better constrain the processes governing galaxy evolution

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Golse, Ghislain. "Contraintes cosmologiques déduites des effets de lentille gravitationnelle dans les amas de galaxies." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30145.

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Les amas-lentilles dans lesquels plusieurs systèmes d'images multiples de galaxies d'arrière-plan sont présents peuvent être utilisés pour contraindre les paramètres cosmologiques. En effet, la modélisation du potentiel gravitationnel de l'amas de galaxies est alors suffisamment précise pour pouvoir accéder à des contraintes sur les distances entre sources et images. Or ces distances dépendent directement de la géométrie de l'Univers, qui est fixée par les paramètres cosmologiques (c'est-à-dire la densité de matière de l'Univers, la constante cosmologique et plus généralement l'énergie noire). Cette méthode requiert des modèles paramétriques précis de potentiels gravitationnels. Un formalisme général de profils pseudo elliptiques a donc été développé, donnant les expressions analytiques des grandeurs utilisées dans le phénomène de lentille gravitationnelle. . I use cluster-lenses containing several multiple-imaged systems of background galaxies to constrain the cosmological parameters. Indeed, the model of the cluster of galaxies gravitational potential is then precise enough to get constraints on the distances between sources and images. These distances directly depend on the Universe geometry, which is fixed by the cosmological parameters (ie the Universe matter density, the cosmological constant and dark energy in general). This method requires precise parametric models of gravitational potentials. I developped a general formalism of pseudo elliptical profiles, giving analytical expressions for lensing quantities. I first study the errors semi analytically, to get the expected accuracy. Numerical simulations of of typical cluster-lenses complete this preliminary work. I can then precise the potential optimisation method and exhibit the expected degeneracy between the cosmological parameters. .

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Foëx, Gaël. "Analyse des propriétés statistiques des amas de galaxies." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00627801.

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Les amas de galaxies constituent un des outils majeurs de la cosmologie moderne. Une mesure de l'abondance de ces objets permet de caractériser les propriétés cosmologiques de l'Univers et l'analyse de leurs différentes propriétés physiques telles que la masse, la température ou la luminosité X du gaz intra-amas permet quant à elle de contraindre les modèles de formation et d'évolution de ces objets. Dans les deux cas, la grandeur fondamentale est la masse de l'amas de galaxies. Etre capable de les estimer de la manière la plus efficace et la plus précise possible est donc une nécessité. Le travail présenté ici s'inscrit dans cette optique : l'étude d'un échantillon représentatif d'amas de galaxies avec des masses déduites de deux analyses totalement différentes afin d'en augmenter la fiabilité. Cette thèse met l'accent sur la méthode qui utilise les effets de lentilles gravitationnelles prédits par la théorie de la Relativité Générale. L'analyse d'images optiques grand champ des amas a constitué la plus grande partie de ce travail : sélection des galaxies lentillées, estimation de leur forme, mesure du signal de cisaillement gravitationnel et reconstruction de la masse. Chaque étape du processus s'accompagne d'erreurs et de limitations qui ont été mises en lumière, en particulier celles attribuées à la distance importante de l'échantillon d'amas. L'étude de celui-ci du point de vue statistique a permis de caractériser ce qu'on appelle les lois d'échelle. Ces relations entre les différentes grandeurs des amas permettent d'étudier les modèles de formation des structures et constituent l'outil nécessaire à une utilisation des amas comme contrainte cosmologique. Leur étalonnage nécessite donc une estimation robuste des masses. Celles déduites de l'analyse des effets de lentilles gravitationnelles ont ainsi été comparées avec les résultats de la seconde méthode basée sur l'émission X du gaz intra-amas. Pour 7 des 11 amas de l'échantillon, les masses estimées sont compatibles ce qui augmente leur crédibilité. Pour les autres cas, les différences observées mettent en lumière les limitations intrinsèques à chaque méthode, en particulier les effets de projection et l'état dynamique de l'amas. Les résultats obtenus sur la calibration des lois d'échelles sont quant à eux en bon accord avec une grande partie des autres travaux du même type, notamment sur des amas plus proches. En particulier, la présence de processus physiques non gravitationnels est mise en évidence, à la fois sur les propriétés du gaz et celles de la population des galaxies de l'amas.

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Le, Guillou Laurent. "Recherche de matière noire galactique par détection de microlentilles gravitationnelles en photométrie différentielle." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003907.

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De nombreuses indications observationnelles conduisent à penser que l'essentiel de la matière galactique est répartie dans un halo de matière sombre, représentant 5 à 10 fois la composante visible de la galaxie. Si le halo est sous forme d'objets compacts, ils peuvent être détectés par effet de microlentille gravitationnelle. L'expérience Eros a déjà fortement contraint la contribution de tels objets, excluant que des objets compris entre 10^(-7) et 10 masses solaires puissent constituer l'essentiel du halo. Le travail présenté dans cette thèse décrit l'analyse des données d'Eros vers le SMC. Afin d'améliorer la sensibilité, l'analyse utilise la photométrie différentielle. Après avoir rappelé les motivations de cette recherche, la méthode de traitement des images est présentée, ainsi que l'ensemble de la chaîne de réduction construite pour cette analyse. Le faible nombre de candidats détectés conforte les conclusions des analyses précédentes vers les Nuages de Magellan. Une recherche de matière noire galactique sous forme de nuages de gaz froids a aussi été menée à partir des mêmes données : s'ils contiennent de la poussière, de tels nuages manifesteraient leur présence en éclipsant les étoiles en arrière-plan. Le très faible nombre d'éclipses détectées permet d'exclure que le halo soit constitué de tels nuages.

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Delsart, Pierre. "Test des modèles d'énergie noire et propriétés physiques des amas de galaxies." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1456/.

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Les amas de galaxies sont les objets les plus massifs de l'Univers. Leur population étant directement liée au taux de croissance des perturbations de matière, l'évolution de leur abondance dans le temps permet de poser des contraintes sur l'évolution de l'Univers. La découverte d'un rayonnement X dans ces objets a permis de mettre en évidence les propriétés du gaz intra-amas ainsi que les différents processus responsable de l'émission X. Grâce à la capacité de spectro-imagerie haute résolution des instruments de dernière génération comme XMM-Newton ou Chandra, les observations ont permis de mieux comprendre l'évolution des amas de galaxies et d'utiliser leur abondance comme un test cosmologique. L'étude statistique optimale de cette population nécessite une bonne détermination de la masse des amas. Cette quantité n'étant cependant pas mesurable directement, des méthodes indirectes ont été développées notamment en utilisant des relations d'échelle ce qui permet de relier la masse aux propriétés du gaz intra-amas. Cependant la physique de ce gaz peut engendrer des biais dans la détermination de la masse qui se répercutent sur la détermination des paramètres cosmologiques. Cette thèse présente une étude du gaz intra-amas à travers la relation d'échelle masse-température à partir des contraintes obtenues grâce à différentes sondes cosmologiques ainsi que la distribution en température des amas X. Avec la publication des futurs résultats des expériences Planck, South Pole Telescope ou bien Atacama Cosmology Telescope, une prédiction de la population des amas observés par effet Sunyaev-Zel'dovich est détaillée en prenant en compte les propriétés X du gaz intra-amas de façon auto-consistante. Enfin, une étude qualitative du spectre de puissance des anisotropies secondaires du CMB induites par l'effet SZ est proposée afin de montrer les différences observées dans le spectre en prenant en comptes les propriétés du gaz des amas Galaxy clusters are the most massive objects in the Universe. Their population being directly linked to the growth factor of the matter density fluctuations, the evolution of the abundance is a good test to place constraints on the evolution of the Universe. The discovery of an X-ray radiation inside these objects allowed us to highlight the properties of the intra-cluster gas as well as the different process responsible of the X-ray emission. Thanks to the capacity of spectro-imagery of XMM-Newton or Chandra, the observations allowed us to better understand the clusters evolution and to use their abundance as cosmological test. The statistical study of this population needs a good determination of the clusters' mass. This quantity being not directly measurable, indirect methods had been developed notably using scaling relation allowing to link the clusters' mass to the properties of the intra-cluster gas. However, a bad understanding of the gas physics can lead to systematics that could insert some bias in the determination of the cosmological paramters. This thesis deals with a study of the intra-cluster gas through the scaling relation between the mass and the temperature using the constraints taken from cosmological probes and the temperature distribution of X-ray clusters. With the forthcoming publications of result from Plank, South Pole Telescope or Atacama Cosmology Telescope, a prediction of the clusters population observed by Sunyaev-Zel'dovich effect is detailed by taking into account the X-ray intracluter gas properties. Finally, a quantitative study of the power spectrum of the secondary anisotropies of the CMB induced by SZ effect is proposed in order to show the differences observed in the spectrum taking into account the clusters' gas properties

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Farnier, Christian. "Complémentarité de recherche de matière noire dans les galaxies naines sphéroïdes avec les expériences H. E. S. S. Et Fermi-LAT." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20267.

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Dans le modèle cosmologique actuel, l'Univers est majoritairement composé de matière noire dont la nature est inexpliquée par le Modèle Standard de la physique des particules. L'annihilation de particules issues de nouveaux cadres théoriques, peut induire un signal de rayons gamma de très hautes énergies, observable par des expériences d'astronomie gamma. Largement dominées par la matière noire, les galaxies naines sphéroïdes sont des cibles privilégiées pour conduire cette recherche. Le réseau de télescopes H. E. S. S. Discuté dans la première partie est un parfait exemple d'expérience d'imagerie atmosphérique stéréoscopique permettant de conduire la recherche de matière noire. Une nouvelle méthode de discrimination des gerbes électromagnétiques et hadroniques permettant d'améliorer la recherche de sources faibles est présentée. Elle est appliquée aux données des observations de la galaxie naine du Sagittaire et la limite supérieure sur le flux de gamma en provenance de cet objet est calculée. En orbite à bord du satellite Fermi depuis Juin 2008, le télescope à conversion de paire LAT permet de rechercher la matière noire sur l'ensemble de la voûte céleste. La sensibilité théorique à détecter un signal de matière noire est déterminée pour deux galaxies naines spécifiques. Au terme de la première année d'observations, les limites supérieures sur les flux de gamma sont dérivées pour un catalogue de galaxies naines sphéroïdes. Des modèles de physique au-delà du Modèle Standard sont confrontés avec les contraintes calculées sur les sections efficaces d'annihilation en fonction de la masse des particules obtenues à partir des observations effectuées avec ces deux expériences In the actual cosmological model, the Universe is predominantly composed of dark matter which nature remains unexplained by the Standard Model of particle physic. Annihilation of particles of new theoretical frameworks might induce a very high energy gamma-ray signal, observable by gamma-ray astronomy experiments. Widely dark matter dominated, dwarf spheroidal galaxies are privileged targets for such indirect search. The H. E. S. S. Telescopes network discussed in the first part is a perfect example of atmospheric stereoscopic imaging experiment allowing to search for dark matter. A new discrimination method of electromagnetic and hadronic showers enhancing searches of weak sources is presented. It is applied on the Sagittarius dwarf galaxy observation data and the upper limit on the incoming gamma-ray flux is calculated. In orbit aboard Fermi's satellite since June 2008, the LAT conversion pair telecope enable dark matter search on the whole sky. Theoretical sensitivity to detect a dark matter signal is determined for two specific galaxies. At the end of the first year of observations, upper limits on gamma-ray fluxes are derived for a catalog of dwarf spheroidal galaxies. Models of physic beyond the Standard Model are compared with calculated constraints on annihilation cross sections function of the mass paricles obtained from observations made with both experiments

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Farnier, Christian. "Complémentarité de recherche de matière noire dans les galaxies naines sphéroïdes avec les expériences H.E.S.S. et Fermi-LAT." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00521418.

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Dans le modèle cosmologique actuel, l'Univers est majoritairement composé de matière noire dont la nature est inexpliquée par le Modèle Standard de la physique des particules. L'annihilation de particules issues de nouveaux cadres théoriques, peut induire un signal de rayons gamma de très hautes énergies, observable par des expériences d'astronomie gamma. Largement dominées par la matière noire, les galaxies naines sphéroïdes sont des cibles privilégiées pour conduire cette recherche. Le réseau de télescopes H.E.S.S. discuté dans la première partie est un parfait exemple d'expérience d'imagerie atmosphérique stéréoscopique permettant de conduire la recherche de matière noire. Une nouvelle méthode de discrimination des gerbes électromagnétiques et hadroniques permettant d'améliorer la recherche de sources faibles est présentée. Elle est appliquée aux données des observations de la galaxie naine du Sagittaire et la limite supérieure sur le flux de gamma en provenance de cet objet est calculée. En orbite à bord du satellite Fermi depuis Juin 2008, le télescope à conversion de paire LAT permet de rechercher la matière noire sur l'ensemble de la voûte céleste. La sensibilité théorique à détecter un signal de matière noire est déterminée pour deux galaxies naines spéciques. Au terme de la première année d'observations, les limites supérieures sur les ux de gamma sont dérivées pour un catalogue de galaxies naines sphéroïdes. Des modèles de physique au-delà du Modèle Standard sont confrontés avec les contraintes calculées sur les sections ecaces d'annihilation en fonction de la masse des particules obtenues à partir des observations effectuées avec ces deux expériences.

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Aubert, Dominique. "Mesure et implications dynamiques des flux de matière noire à la surface du viriel des halos de galaxies." Paris 11, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00110561.

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Coupon, Jean. "Galaxies à grand décalage spectral : mesures et contraintes cosmologiques." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066581.

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Ce travail de thse se concentre sur la mesure des décalages spectraux de galaxies (redshifts) et leurs applications à la cosmologie. Cette étude se place dans le contexte du modèle standard cosmologique dont nous décrivons le fonctionnement et les limites. En particulier nous rappelons que le contenu en matière noire et en énergie sombre constitue la source principale d'investigation des grands relevés cosmologiques présents et futurs. Partant du principe que les redshifts photométriques, seuls capables d'être mesurés pour des millions d'objects, sont indispensables à la cosmologie observationnelle moderne, nous montrons comment il est possible d'obtenir une précision de 1--3\% sur leur mesure. Nous avons appliqué cette méthode sur les données du Canada-France-Hawaii Legacy Survey (CFHTLS) et porté une attention particulière aux erreurs statistiques et systématiques. Nous avons utilisé les catalogues de redshifts photométriques pour mesurer l'agrégation des galaxies dans le CFHTLS wide. Le grand nombre d'objets nous a permis de construire des échantillons limités en volumes pour lesquels nous avons trouvé une forte disparité entre types de galaxies séparés en couleur. Les galaxies rouges sont plus lumineuses et plus agrégées que les galaxies bleues. Nous avons ajusté le modèle de distribution d'occupation des halos (HOD) sur ces échantillons et trouvé un très bon accord avec les données. Nous avons observé que les halos qui abritaient les galaxies rouges étaient plus massifs que pour les bleues et que leur masse augmentait avec la luminosité des galaxies.

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Gavazzi, Raphaël. "Etude de la distribution de matière noire par ses effets de lentille gravitationnelle dans les régimes des distorsions faibles et fortes." Paris 7, 2004. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011228.

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Lanzoni, Barbara. "Approches semi-analytiques et numériques de la formation des halos de matière." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003165.

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Dans ce travail, nous nous intéressons, d'un point de vue théorique, à la formation et à l'évolution des galaxies, en particulier dans un environnement d'amas. Sous l'hypothèse que la matière noire froide est la composante dominante de l'univers, les halos de matière noire sont générés en premiers, les moins massifs d'abord, ceux de plus grande masse ensuite, par fusion hiérarchique des plus petits. Les galaxies se forment à partir du gaz baryonique à l'intérieur des halos, et elles évoluent dans et avec les halos hôtes. Pour étudier la formation des galaxies, il est alors nécessaire de décrire l'histoire de la composante de matière noire, ainsi que celle de la composante baryonique. Pour la matière noire, nous avons discuté d'abord un modèle basé sur la théorie linéaire de la croissance des fluctuations de densité de l'univers. Après avoir complètement re-codé le modèle (proposé par Rodrigues & Thomas 1996 et appelé "Merging Cell Model"), nous l'avons appliqué à une cosmologie SCDM et nous l'avons analysé en grand détail. Il apparaît particulièrement adapté pour étudier les amas locaux de galaxies, ainsi que la population des galaxies à discontinuité de Lyman à décalage spectral $z\simeq3$. Pour obtenir une description plus fiable de l'histoire de fusion des halos de matière noire, nous nous sommes occupés ensuite de simulations numériques. En particulier, nous avons re-simulé à haute résolution 10 halos massifs, qui, dans le cadre du travail, correspondent aux sites hébergeant les amas des galaxies. La technique des resimulations est décrite soigneusement, en mettant en évidence ses avantages et ses inconvénients. Elle permet de reproduire très précisément les objets originaux sélectionnés, avec, bien évidemment, beaucoup plus de détails. Les résultats pour les 10 halos massifs resimulés sont présentés et servent comme point de départ pour l'étape suivante. La description des processus agissants sur la composante baryonique à l'intérieur des halos, et gouvernant la formation et l'évolution des galaxies, est faite au moyen du modèle hybride "GALICS". C'est en combinant cette technique avec les resimulations à haute résolution des 10 halos massifs, que nous avons décrit la formation hiérarchique des galaxies dans les amas. Une attention particulière a été dédiée à l'effet des processus dynamiques, censés être spécialement importants dans les amas (la friction dynamique, le balayage du gaz par pression dynamique, et les collisions directes). Le balayage par pression dynamique rend les galaxies plus rouges et la relation couleur-magnitude plus étroite, en meilleur accord avec les observations. Il a un effet moindre sur la morphologie, qui est plutôt influencée par le taux des fusions directes. Les amas très massifs ont en moyenne des galaxies plus brillantes et plus rouges, ainsi qu'une fraction plus élevée d'elliptiques, que les amas moins massifs. Cela est vrai au temps présent, comme au décalage spectral $z=0.5$, où les galaxies sont en moyenne plus bleues. Nos résultats (préliminaires) suggèrent que la fonction de luminosité à magnitudes brillantes ($M_B < -17$) a une pente plus forte dans les amas riches que dans ceux de plus petite masse.

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Boldrini, Pierre. "The cusp-core problem in dwarf galaxies : new solutions." Thesis, Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS082.

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Cette thèse porte sur la nature de la matière noire (MN) et plus particulièrement sur le problème de la disparité des profils de densité interne de MN dans les galaxies naines, le problème « cusp-core". Nous avons commencé par réétudier ce problème pour la galaxie naine, Fornax, en utilisant la distribution spatiale et de masse des amas globulaires observée afin de contraindre le profil de MN. Ensuite, nous avons démontré avec des simulations N-corps que les minihalos de MN, en tant que nouvelle composante des amas globulaires, résolvent à la fois le "timing problem" et le problème "cusp-core" dans Fornax — dans le cas où les amas globulaires ont été récemment accrétés. Par ailleurs, nous avons examinés si les candidats de MN sous la forme de trous noirs primordiaux (TNP) peuvent résoudre ce problème dans les galaxies de faible masse. Ce mécanisme fonctionne pour les TNPs entre 25 et 100 Msol mais nécessite que la masse de la population de TNPs soit plus de 1% de la masse totale de MN dans les galaxies naines. Ensuite, nous avons démontré qu'en transférant de l’énergie par friction dynamique dans le centre des galaxies naines, le trou noir central est éjecté à des dizaines de parsecs. Enfin, nous démontrons que l'accrétion d'un satellite sur une orbite très excentrique provoque la formation d'un coeur de MN et explique également que le trou noir central soit décentré dans M31 This doctoral research focuses on the nature of the dark matter (DM) and more particularly on the inconsistency of inner DM density profiles in dwarf galaxies, the cusp-core problem. We have found new resolutions of this cold DM challenge at small scales using high resolution fully GPU N-body simulations. First, we have re-investigated the Fornax cusp-core problem using observational results on the spatial and mass distributions of globular clusters in order to put constraints on the DM profile. Then, N-body simulations were designed to demonstrate that DM minihalos, as a new component of globular clusters, resolve both the timing and cusp-core problems in Fornax if the globular clusters were recently accreted. Secondly, we have examined whether DM candidates in the form of PBHs can solve the cusp-core problem in low-mass galaxies. This mechanism works for PBHs in the 25-100 Msol mass window but requires a lower limit on the PBH mass fraction of 1% of the total dwarf galaxy DM content. Then, we have demonstrated that subhalos sink and transfer energy via dynamical friction into the centres of dwarf galaxies. This dynamical heating kicks any central intermediate massive BH out to tens of parsecs. Finally, we demonstrate that accretion of a satellite on a highly eccentric orbit causes the formation a DM core and naturally explains a present BH offset by sub-parsecs in M31

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Bonnivard, Vincent. "Détection indirecte de matière noire : des galaxies naines sphéroïdes en photons gamma à la recherche d'anti-hélium avec l'expérience AMS-02." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAY022/document.

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De nombreuses observations astrophysiques indiquent l'existence de grandes quantités de masse manquante dans l'Univers, et ce de l'échelle galactique à l'échelle cosmologique. Découvrir la nature de cette masse invisible constitue le problème de la matière noire, qui apparaît comme l'un des enjeux majeurs de la physique moderne. Cette thèse s'inscrit dans le contexte de la détection indirecte de matière noire. Cette dernière serait composée de nouvelles particules élémentaires, dont les produits d'annihilation pourraient être observés dans le rayonnement cosmique. Nous étudions dans ce travail deux des canaux de recherche les plus prometteurs : les photons gamma et les anti-noyaux.Les objets astrophysiques permettant de placer les meilleures contraintes actuelles en rayons gamma sont les galaxies naines sphéroïdes (dSphs) de la Voie Lactée. La première partie de notre travail a été consacrée à contraindre les facteurs J d'annihilation de ces objets, qui quantifient l'amplitude des flux gamma attendus. Nous avons pour cela mis au point une configuration optimisée d'analyse de Jeans, pour reconstruire les profils de densité de matière noire et leurs incertitudes à l'aide des données cinématiques stellaires. Notre configuration a été obtenue à l'aide de tests systématiques sur de très nombreuses dSphs simulées, et nous l'avons appliquée à vingt-trois dSphs de la Voie Lactée. La seconde partie de notre travail a consisté à mener une recherche de noyaux d'anti-hélium dans les données collectées par l'expérience AMS-02 sur la Station Spatiale Internationale. Nous avons pour cela mis au point une classification par arbres de décision boostés, et notre analyse préliminaire a permis d'obtenir les meilleures contraintes actuelles sur les rapports anti-hélium sur hélium Many astrophysical observations suggest the existence of large amounts of missing mass in the Universe, from the galactic to the cosmological scale. Discovering the nature of this invisible mass forms the dark matter problem, which appears as one of the major challenges of modern physics. This thesis is established in the context of indirect detection of dark matter. The latter could consist of new elementary particles, whose annihilation products may be observed in cosmic rays. We study in this work two of the most promising research channels!: gamma-rays and anti-nuclei.The best constraints on dark matter properties from gamma-ray observations come from the dwarf spheroidal galaxies (dSphs) of the Milky Way. The first part of our work was devoted to computing the annihilation J-factors of these objects, which quantify the magnitude of the expected gamma-ray flux. We have developed an optimized Jeans analysis setup in order to reconstruct the dark matter density profiles of these objects and their associated uncertainties, using stellar kinematic data. Our optimized setup was obtained using systematic tests on numerous simulated dSphs, and we applied it to twenty-three dSphs of the Milky Way. The second part of our work was dedicated to the search for anti-helium nuclei in the cosmic ray data collected by the AMS-02 experiment on the International Space Station. We have developed a classification method using boosted decision trees, and our preliminary analysis has led to the best constraints to date on the anti-helium to helium ratio

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Laevens, Benjamin. "Finding and characterising the darkest galaxies in the local Group with the Pan-STARRS 1 survey." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAE024/document.

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Cette thèse utilise le relevé de donné du Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System 1 Survey pour trouver de nouveaux satellites du Groupe Local: les galaxies naines et les amas globulaires. Le relevé est important pour résoudre les tensions entre les observations et les modèles. Premièrement, un algorithme de détection est développé, découvrant cinq nouveaux satellites. Bien que cinq découvertes soient faites, le nombre de découvertes est inférieur à ce qu’on s’attendrait, en présumant une distribution isotrope de galaxies naines. Ce résultat mène au deuxième objectif de la these: quantifier les limites de détections du relevé PS1. Les cartes d’efficacité de détection du ciel complet peuvent être utilisées pour quantifier la distribution (an)isotrope des galaxies satellites de la Voie Lactée. En outre, ces informations peuvent mener a redériver la fonction de luminosité des satellites This thesis uses the Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System 1 Survey to find new Local Group satellites such as dwarf galaxies and globular clusters. This survey is instrumental in helping resolve tensions that have become apparent between observation and theories. In a first phase, a search algorithm is developed, discovering five new satellites. Though yielding five discoveries, this number is lower than one would expect, assuming isotropy of the dwarf galaxies. This leads to the second aim of this thesis, namely quantifying the detection limits of the PS1 Survey. The detection efficiency maps over the entire PS1 sky can be used as a stepping–stone towards the quantification of the (an)isotropy of the Milky Way satellites’ distribution. Using this information, the luminosity function of these satellites can be re–derived

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Limousin, Marceau. "Contraintes sur la distribution de masse des galaxies par cisaillement gravitationnel." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006436.

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L'optique gravitationnelle est desormais devenue un outil populaire pour mesurer les distributions de masse des structures sur des echelles tres differentes. Le cisaillement cosmique permet d'etudier les structures a tres grande echelle, et la combinaison des cisaillements forts et faibles permet de contraindre la distribution de masse des amas de galaxies. Dans cette these, je vais m'interesser a l'etude des halos de matiere noire en utilisant la technique du "galaxy-galaxy lensing". Une telle technique permet l'etude de la distribution de masse des galaxies de champ aussi bien que des galaxies d'amas en utilisant des donnees de bonne qualite, a partir de telescopes terrestres ou depuis l'espace. L'idee est la suivante : l'observation des formes de galaxies distantes qui ont ete deformees gravitationnelement par des galaxies d'avant-plan nous permet de contraindre la distribution de masse des galaxies d'avant-plan. Etant donne que la distortion d'une galaxie lentille sur une galaxie distante est tres petite devant la largeur de la distribution en ellipticite des galaxies, la seule facon de mesurer cet effet est de considerer le probleme statistiquement. Par consequent, le galaxy-galaxy lensing permet de contraindre les proprietes d'une population de haloo de matiere noire, et la significance des contraintes dependra du nombre de paires avant-plan/arriere-plan. Un avantage de cette approche statistique est qu'elle permet de sonder le potentiel gravitationnel des halos de galaxies jusqu'a un rayon tres grand ou les methodes plus traditionnelles ne sont pas applicables car il est peu probable de rencontrer des traceurs dynamiques et hydrodynamiques a ce rayon. Je presente une etude theorique du phenomene, en appliquant une methode de maximum de vraisemblance sur des donnees simulees, et en introduisant des profils de masse decrivant les halos de galaxies. Le but de ce travail est d'etudier differentes configurations observationnelles et de montrer quelles sont les contraintes que l'on peut esperer obtenir sur les proprietes des halos de galaxies. J'applique ensuite la methode proposee afin d'etudier les proprietes des galaxies residants dans des amas lentilles massifs. Avec le developpement des surveys grand champs, la technique du galaxy-galaxy lensing sera tres utile pour caracteriser la distribution de masse des galaxies en fonction du redshift, de l'environnement et de la morphologie.

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Foëx, Gaël. "Analyse des propriétés statistiques des amas de galaxies." Phd thesis, Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1954/.

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Les amas de galaxies constituent un des outils majeurs de la cosmologie moderne. Une mesure de l'abondance de ces objets permet de caractériser les propriétés cosmologiques de l'Univers et l'analyse de leurs différentes propriétés physiques telles que la masse, la température ou la luminosité X du gaz intra-amas permet quant à elle de contraindre les modèles de formation et d'évolution de ces objets. Dans les deux cas, la grandeur fondamentale est la masse de l'amas de galaxies. Être capable de les estimer de la manière la plus efficace et la plus précise possible est donc une nécessité. Le travail présenté ici s'inscrit dans cette optique : l'étude d'un échantillon représentatif d'amas de galaxies avec des masses déduites de deux analyses différentes afin d'en augmenter la fiabilité. Cette thèse met l'accent sur la méthode qui utilise les effets de lentilles gravitationnelles prédits par la théorie de la Relativité Générale. L'analyse d'images optiques grand champ des amas a constitué la plus grande partie de ce travail : sélection des galaxies lentillées, estimation de leur forme, mesure du signal de cisaillement gravitationnel et reconstruction de la masse. Chaque étape du processus s'accompagne d'erreurs et de limitations qui ont été mises en lumière, en particulier celles attribuées à la distance importante des amas. L'étude de l'échantillon d'amas du point de vue statistique a permis de caractériser ce qu'on appelle les lois d'échelle. Ces relations entre les différentes grandeurs des amas permettent d'étudier les modèles de formation des structures et constituent l'outil nécessaire à une utilisation des amas comme contrainte cosmologique. Leur étalonnage nécessite donc une estimation robuste des masses. Celles déduites de l'analyse des effets de lentilles gravitationnelles ont ains été comparées avec les résultats de la seconde méthode basée sur l'émission X du gaz intra-amas. Pour 7 des 11 amas de l'échantillon, les masses estimées sont compatibles ce qui augmente leur crédibilité. Pour les autres cas, les différences observées mettent en lumière les limitations intrinsèques à chaque méthode, en particulier les effets de projection et l'état dynamique de l'amas. Les résultats obtenus sur la calibration des lois d'échelles sont quant à eux en bon accord avec une grande partie des autres travaux du même type, notamment sur des amas plus proches. Par exemple, la présence de processus physiques non gravitationnels est mise en évidence, à la fois sur les propriétés du gaz et celles de la population des galaxies de l'amas Galaxy clusters are one of the most powerful tool of modern cosmology. The abundance of these objects allows to characterize the cosmological properties of the Universe, and the analysis of their physical properties such as mass, temperature or X-ray luminosity of the intra cluster gas, allows to constrain models of formation and evolution of the galaxy clusters. In both cases, the fundamental property is the galaxy cluster mass. It is therefore mandatory to be able to measure it in the most efficient and accurate way. The work presented here follows this problematic: the study of a representative sample of galaxy clusters with masses derived from two different methodologies in order to increase their reliability. This thesis focuses on the gravitational lensing methodology as predicted by the theory of General Relativity. The analysis of the wide-field optical images has been the principal part of the work: selection of the lensed galaxies, estimation of their shape parameters, measure of the shear signal, and the clusters mass reconstruction. To each step of the process are associated errors and limitations, which were highlighted, in particular those due to the large distance of the clusters. The statistical study of the clusters sample allowed to characterize the so-called scaling laws. These relations between the several properties of a galaxy cluster can be used to constrain the model of formation and evolution of structures, and are the main tool used to derive cosmological constraints from galaxy clusters. Their precise calibration requires therefore robust masses. Those derived from the gravitational lensing effect have been compared with the results from the X-ray analysis. For 7 clusters over the 11 in the sample, the masses derived from the two methodologies are in good agreement, thus increasing their reliability. For the other clusters, the observed discrepancies highlight the intrinsic limitations of each method, in particular projection effects and the dynamical state of the cluster. The results obtained on the calibration of the scaling laws are in good agreement with numerous similar works, in particular at lower redshifts. For instance, the presence of non gravitational physical processes has been revealed, both on the properties of the gas and the galaxy population of the clusters

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Pislar, Vincent. "Etude d'Amas de Galaxies observés avec le satellite ROSAT." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00068737.

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Ce travail est composé de deux parties. La première partie concerne l' étude de l'amas de galaxies Abell 85 en utilisant les données en rayons X du satellite ROSAT ainsi que des données optiques et radio. Plusieurs méthodes d'analyse ont été appliquées aux données. Nous avons ainsi pu étudier des régions particulières de l'amas comme la partie centrale, siège des courants de refroidissement ou la région de la radiosource 0038-096 où la mesure des flux X et radio a permis d'obtenir la valeur du champ magnétique. Une seconde partie du travail a consisté à étudier les caractéristiques des courants de refroidissement ainsi que la masse de gaz et de matière noire dans 11 amas de galaxies, grâce à un programme conçu pour ajuster les données de ROSAT. Nous avons également obtenu la fraction de baryons de ces amas et discuté les conséquences cosmologiques des valeurs obtenues.

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Freundlich, Jonathan. "Star formation across cosmic time and its influence on galactic dynamics." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066459/document.

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Les observations montrent qu'il y a dix milliards d'années, les galaxies formaient bien plus d'étoiles qu'aujourd'hui. Comme les étoiles se forment à partir de gaz moléculaire froid, cela signifie que les galaxies disposaient alors d'importants réservoirs de gaz, et c'est ce qui est observé. Mais les processus de formation d'étoiles pourraient aussi avoir été plus efficaces : qu'en est-il ? Les étoiles se forment dans des nuages moléculaires géants liés par leur propre gravité, mais les toutes premières étapes de leur formation demeurent relativement mal connues. Les nuages moléculaires sont eux-mêmes fragmentés en différentes structures, et certains scénarios suggèrent que les filaments interstellaires qui y sont observés aient pu constituer la première étape de la formation des coeurs denses dans lesquels se forment les étoiles. En quelle mesure leur géométrie filamentaire affecte-t-elle les coeurs pré-stellaires ? Des phenomènes de rétroaction liés à l'évolution des étoiles, comme les vents stellaires et les explosions de supernovae, participent à la régulation de la formation d'étoiles et peuvent aussi perturber la distribution de matière noire supposée entourer les galaxies. Cette thèse aborde l'évolution des galaxies et la formation des étoiles suivant trois perspectives : (i) la caractérisation des processus de formation d'étoiles à des échelles sous-galactiques au moment de leur pic de formation ; (ii) la formation des coeurs pré-stellaires dans les structures filamentaires du milieu interstellaire ; et (iii) les effets rétroactifs de la formation et de l'évolution des étoiles sur la distribution de matière noire des galaxies Observations show that ten billion years ago, galaxies formed their stars at rates up to twenty times higher than now. As stars are formed from cold molecular gas, a high star formation rate means a significant gas supply, and galaxies near the peak epoch of star formation are indeed much more gas-rich than nearby galaxies. Is the decline of the star formation rate mostly driven by the diminishing cold gas reservoir, or are the star formation processes also qualitatively different earlier in the history of the Universe? Ten billion years ago, young galaxies were clumpy and prone to violent gravitational instabilities, which may have contributed to their high star formation rate. Stars indeed form within giant, gravitationally-bound molecular clouds. But the earliest phases of star formation are still poorly understood. Some scenarii suggest the importance of interstellar filamentary structures as a first step towards core and star formation. How would their filamentary geometry affect pre-stellar cores? Feedback mechanisms related to stellar evolution also play an important role in regulating star formation, for example through powerful stellar winds and supernovae explosions which expel some of the gas and can even disturb the dark matter distribution in which each galaxy is assumed to be embedded. This PhD work focuses on three perspectives: (i) star formation near the peak epoch of star formation as seen from observations at sub-galactic scales; (ii) the formation of pre-stellar cores within the filamentary structures of the interstellar medium; and (iii) the effect of feedback processes resulting from star formation and evolution on the dark matter distribution

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Rinchiuso, Lucia. "Study of the Galactic Center and dark matter search with H.E.S.S." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS180/document.

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L’expérience H.E.S.S. (High Energy Spectroscopic System) composée de cinq télescopes Tcherenkov observe le ciel en rayons gamma au-delà d'une centaine de GeV jusqu'à plusieurs dizaines de TeV. Les rayons gamma sont produits par des phénomènes non-thermiques parmi les plus violents dans l'univers au voisinage d'objets astrophysique comme les pulsars, supernovae ou trous noirs, mais pourraient être également produits par l'annihilation de particules de matière noire.De nombreuses sondes cosmologiques et astrophysiques suggèrent que 85% de la matière dans l'Univers est d'origine inconnue. Cette matière appelée matière noire, de nature non baryonique, serait constituée de particules non encore découvertes dont les candidats privilégiés seraient des particules massives interagissant faiblement (WIMPs) avec la matière ordinaire, particules prédites au-delà du Modèle Standard de la physique des particules.Des particules de matière noire peuvent s'annihiler en particules du Modèle Standard dans les régions denses de l'Univers. Parmi les produits d'annihilations se trouvent les photons dont la détection à hautes énergies par des télescopes au sol à effet Tcherenkov pourrait apporter des informations uniques sur la nature de la matière noire.H.E.S.S. observe des régions du ciel dense en matière noire comme le Centre Galactique et des galaxies naines satellites de la Voie Lactée.Une interprétation d'un excès de rayons gamma détecté au Centre Galactique par H.E.S.S. en termes d’accélération de protons par une population de pulsars millisecondes est présenté.10 ans d'observations du Centre Galactique avec le réseau H.E.S.S. I de quatre télescopes, cinq ans de prise de données vers la région du Centre Galactique avec le réseau complet H.E.S.S. II, et un jeu de deux ans de données vers des galaxies naines découvertes récemment sont analysés. Les recherches de signaux d'annihilation de matière noire vers ces cibles ont produit les limites plus fortes à présent sur la section efficace d'annihilation de matière noire dans la plage en masse du TeV. Le potentiel de détection de matière noire avec le futur réseau de télescopes CTA (Cherenkov Telescope Array) vers la région central du halo Galactique est étudiés The H.E.S.S. (High Energy Spectroscopic System) experiment is an array of five Cherenkov telescopes that observe the sky in gamma-rays from about 100 GeV up to several ten TeV.Gamma rays are produced in violent non-thermal phenomena in the Universe in the neighborhood of pulsars, supernovae, black holes, ..., and could also be produced by the annihilation of dark matter particles.Numerous cosmological and astrophysical probes suggest that 85% of the total matter budget in the Universe is of unknown origin. This component of matter known as dark matter is non baryonic and could consist of yet undiscovered particles which privileged candidates are arguably massive particles with electroweak couplings with ordinary matter (WIMPs).Dark matter particles may annihilate into Standard Model particles in dense regions of the Universe. Among the annihilation products are photons which detection at high energy with ground-based Cherenkov telescopes could bring unique information on the nature of the dark matter.H.E.S.S. observes dark-matter-dense regions of the sky such as the Galactic Center and dwarf galaxy satellites of the Milky Way. A study on the interpretation of an excess of gamma-rays detected by H.E.S.S. at the Galactic Center in terms of acceleration of protons by a population of unresolved millisecond pulsars is performed.10 years of observations of the Galactic Center with the four-telescope H.E.S.S.-I array, five years of data taking towards the Galactic Center region with the full H.E.S.S.-II array and a two-years dataset towards newly discovered dwarf spheroidal galaxies are analyzed. The search for dark matter annihilation signals towards these targets provided the strongest limits so far on dark matter annihilation cross section in gamma rays of TeV energies. The potential of dark matter detection with the upcoming Cherenkov Telescope Array (CTA) towards the inner Galactic halo are studied. They may annihilate into Standard Model particles in dense regions of the Universe. Among the annihilation products are high energy photons. The detection of these photons with ground-based Cherenkov telescopes may reveal the nature of the dark matter. H.E.S.S. have observed some dark-matter-dense regions of the sky likethe Galactic Center and dwarf galaxies satellites of the Milky Way. In this work 10 years of observations of the Galactic Center with the four-telescopes H.E.S.S.-I array, five years of data taking towards the Galactic Center region with the full H.E.S.S.-II array and a two-years dataset towards newly discovered dwarf spheroidal galaxies are analyzed. The searches for dark matter annihilation signals towards these targets produced the strongest limits so far on dark matter annihilation cross section in gamma rays of TeV energies.Perspectives of dark matter detection with the future array CTA (Cherenkov Telescope Array) towards the inner Galactic halo are also discussed. A study on the interpretation of an excess of gamma-rays detected by H.E.S.S. at the Galactic Center in terms of acceleration of protons by a population of unresolved millisecond pulsars complements the dark matter searches

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Kronborg, Taia. "L' effet de lentilles gravitationnelles sur les supernovae du SNLS." Paris 6, 2009. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00562370.

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Les supernovae de type Ia sont devenues un outil essentiel dans la cosmologie observationnelle moderne. En étudiant la relation distance-redshift d’un grand nombre de supernovae, la nature de l’énergie noire peut être contrainte. Bien que les supernovae de type Ia puissent être calibrées pour devenir des bonnes chandelles standard, elles sont néanmoins affectées par des effets systématiques comme la magnification par des lentilles gravitationnelles. La plupart des supernovae sont faiblement demagnifiées et une petite fraction sont magnifiées de manière importante du fait de la distribution de masse dans la ligne de visée. Ceci induit naturellement une dispersion additionnelle dans les magnitudes observées. Il existe 2 façons d’estimer l’amplification des SNe Ia. Un premier estimateur est donné par les résidus au diagramme de Hubble, d’une précision typique de 15% (sur les magnitudes). Un autre consiste à prédire la magnification gravitationnelle due aux surdensités de matière, en se basant sur les propriétés photométriques des galaxies d’avant-plan et un modèle a priori de relation entre la luminosité des galaxies et la masse des halos de matière noire. La corrélation entre ces 2 estimateurs permet d’accorder la relation de masse-luminosité utilisée initialement pour obtenir une mesure indépendante fondée sur la luminosité des SNe Ia. Bien évidemment, cette mesure nécessite dans un premier temps la détection de cette corrélation et cette thèse a été dédiée à la mesure de la corrélation dans l’échantillon de SNLS 3 ans Type Ia supernovae have become an essential tool of modern observational cosmology. By studying the distance-redshift relation of a large number of supernovae, the nature of dark energy can be unveiled. Distances to Type Ia SNe are however affected by gravitational lensing which can induce systematic effects in the measurement of cosmology. The majority of the supernovae is slightly demagnified whereas a small fraction is significantly magnified due to the mass distribution along the line of sight. This causes naturally an additional dispersion in the observed magnitudes. There are two different ways to estimate the magnification of a supernova. A first method consists in comparing the supernova luminosity, which is measured to about 15% precision, to the mean SN luminosity at the same redshift. Another estimate can be obtained from predicting the magnification induced by the foreground matter density modeled from the measurements of the luminosity of the galaxies with an initial prior on the mass-luminosity relation of the galaxies A correlation between these 2 estimates will make it possible to tune the initially used mass-luminosity relation resulting in an independent measurement of the dark matter clustering based on the luminosity of SNe Ia. Evidently, this measurement depends crucially on the detection of this correlation also referred to as the lensing signal. This thesis is dedicated to the measurement of the lensing signal in the SNLS 3-year sample

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Bergé, Joël. "Les lentilles gravitationnelles faibles vers la cosmologie de haute précision." Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112237.

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Cette thèse analyse l’effet de lentille gravitationnelle faible dans le cadre de la cosmologie de haute précision. Nous présentons le développement d'un outil précis de mesure du cisaillement gravitationnel, basé sur le formalisme des shapelets. Nous analysons les données du CFHTLS, en utilisant pour la première fois les shapelets, et les combinons avec celles du XMM-LSS. Nous estimons la normalisation du spectre de puissance sigma8, et celle de la relation masse-température des amas de galaxies. L'analyse des données COSMOS du télescope Hubble confirme la mesure de sigma8, et introduit la tomographie. Enfin, en vue d’optimiser les futurs relevés, nous comparons les mérites individuels et combinés des dénombrements des amas de galaxies et du spectre de puissance du cisaillement cosmologique. Les relevés futurs offriront aux lentilles faibles leur place dans la cosmologie de haute précision This thesis aims at studying weak gravitational lensing as a tool for high-precision cosmology. We first present the development and validation of a precise and accurate tool for measuring gravitational shear, based on the shapelets formalism. We then use shapelets on real images for the first time, we analyze CFHTLS images, and combine them with XMM-LSS data. We measure the normalisation of the density fluctuations power spectrum sigma8, and the one of the mass-temperature relation for galaxy clusters. The analysis of the Hubble space telescope COSMOS field confirms our sigma8 measurement and introduces tomography. Finally, aiming at optimizing future surveys, we compare the individual and combined merits of cluster counts and power spectrum tomography. Our results demonstrate that next generation surveys will allow weak lensing to yield its full potential in the high-precision cosmology era

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Leclercq, Florent. "Bayesian large-scale structure inference and cosmic web analysis." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066353/document.

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Les observations de la structure à grande échelle de l'Univers sont précieuses pour établir et tester des théories cosmologiques sur son origine et son évolution. Cette démarche requiert des outils appropriés d'assimilation des données, afin d'établir le contact entre les catalogues de galaxies et les modèles de formation des structures.Dans cette thèse, une nouvelle approche pour l'analyse ab initio et simultanée de la formation et de la morphologie de la toile cosmique est présentée : l'algorithme BORG infère les fluctuations de densité primordiales et produit des reconstructions physiques de la distribution de matière noire, en assimilant les relevés de galaxies dans un modèle cosmologique de formation des structures. La méthode, basée sur la théorie bayésienne des probabilités, fournit un moyen de quantifier précisément les incertitudes.On présente l'application de BORG aux données du Sloan Digital Sky Survey et on décrit la structure de l'Univers dans le volume considéré. On démontre que cette approche a mené à la première inférence quantitative des conditions initiales et du scénario de formation des structures observées. On utilise ces résultats pour plusieurs projets cosmographiques visant à analyser et classifier la toile cosmique. En particulier, on construit un catalogue de vides, décrits au niveau de la matière noire et non des galaxies. On présente des cartes probabilistes détaillées de la dynamique de la toile cosmique et on propose une solution générale pour la classification des structures en présence d'incertitude.Les résultats de cette thèse constituent une précise description chrono-cosmographique des inhomogénéités de la structure cosmique Surveys of the cosmic large-scale structure carry opportunities for building and testing cosmological theories about the origin and evolution of the Universe. This endeavor requires appropriate data assimilation tools, for establishing the contact between survey catalogs and models of structure formation.In this thesis, we present an innovative statistical approach for the ab initio simultaneous analysis of the formation history and morphology of the cosmic web: the BORG algorithm infers the primordial density fluctuations and produces physical reconstructions of the dark matter distribution that underlies observed galaxies, by assimilating the survey data into a cosmological structure formation model. The method, based on Bayesian probability theory, provides accurate means of uncertainty quantification.We demonstrate the application of BORG to the Sloan Digital Sky Survey data and describe the primordial and late-time large-scale structure in the observed volume. We show how the approach has led to the first quantitative inference of the cosmological initial conditions and of the formation history of the observed structures. We then use these results for several cosmographic projects aiming at analyzing and classifying the large-scale structure. In particular, we build an enhanced catalog of cosmic voids probed at the level of the dark matter distribution, deeper than with the galaxies. We present detailed probabilistic maps of the dynamic cosmic web, and offer a general solution to the problem of classifying structures in the presence of uncertainty.The results described in this thesis constitute accurate chrono-cosmography of the inhomogeneous cosmic structure

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Bardeau, Sébastien. "Distribution de masse d'un échantillon d'amas de galaxies déterminée par effet de lentille gravitationnelle faible." Toulouse 3, 2004. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008027.

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L'une des prédictions fortes de la relativité générale d'Einstein repose sur la capacité de toute masse à courber l'espace-temps et par là-même à infléchir la course des rayons lumineux. Une conséquence directe est alors l'effet de lentille gravitationnelle: les images de sources situées en arrière-plan d'un objet massif sur la ligne de visée sont déformées, amplifiées voire démultipliées. Les amas de galaxies, structures les plus massives de l'univers, produisent l'effet le plus intense. Leur histoire, leur processus de formation, et leur état dynamique actuel constituent des éléments clés pour comprendre la formation et l'évolution de l'univers lui-même. La présente thèse se propose de comprendre et de contraindre la distribution de masse d'un échantillon d'amas de galaxies telle que l'on peut la mesurer grâce à l'effet de lentille gravitationnelle faible, par le biais d'une étude statistique des objets faiblement déformés permettant de mesurer l'intensité de la distorsion One of the strongest predictions of Einstein's General Relativity is the ability of any mass to curve space-time and consequently to deflect light rays. One of its direct consequence is then the gravitational lensing effect: images of sources located in the background of a massive object lying on the line-of-sight are distorted, magnified or even splitted in multiple images. Galaxy clusters, the most massive structures in the Universe, are able to generate the strongest effect. The history, the formation process and the dynamical state of these entities are clues to understand the formation and the evolution of the Universe itself. This thesis aims at understanding and constraining the mass distribution of a sample of galaxy clusters measured from weak gravitational lensing, thanks to a statiscal study of weakly distorted objects

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Prieur, Jean-Louis. "Etude de galaxies à coquilles." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 1988. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00915278.

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Les galaxies à coquilles sont des galaxies qui paraissent normales à tous égards, mais qui sont entourées par de faibles ''rides'' de lumière en forme d'arcs: les coquilles. Ce n'est qu'au début des années 1980 que l'importance du phénomène est apparue, avec la publication par Malin et Carter d'une liste de 140 galaxies à coquilles, elliptiques et lenticulaires pour la plupart. Les premières observations ont montré que ces coquilles étaient de nature stellaire. Deux types de modèles ont été proposés: d'après certains, les coquilles se seraient formées à partir du gaz intra-galactique comprimé par une onde de choc provoquée par un sursaut d'activité du noyau de la galaxie (origine interne); d'après d'autres, ce seraient des ondes de densité d'étoiles provenant d'une galaxie-compagnon qui aurait été absorbée par la galaxie-hôte (formation par fusion). Pour trouver la réponse à ce problème astrophysique nouveau, l'auteur a entrepris un vaste programme d'observation de toutes les galaxies du catalogue de Malin et Carter en collaboration avec des chercheurs australiens et britanniques, en spectroscopie et imagerie CCD. Ce travail de thèse qui comporte une partie observationnelle, une étude des propriétés statistiques de ces objets, et une étude approfondie de quelques galaxies typiques, a conduit à un grand nombre de résultats nouveaux parmi lesquels on peut noter: 1. Une étude détaillée d'un échantillon d'une vingtaine d'objets a montré que la morphologie des coquilles (distribution radiale, ellipticités, angles caractéristiques), et leur photométrie (étude des profils, luminosité intégrée, et indices de couleurs) sont en accord avec les prédictions des modèles de formation par fusion. 2. Les observations spectroscopiques de 100 galaxies à coquilles ont mis en évidence une formation stellaire massive et récente pour 20% des objets, ce qui était complètement inattendu pour des galaxies elliptiques et lenticulaires. Les spectres de certains objets sont du même type que ceux des galaxies actives ''E+A'' qui ont été découvertes dans les amas lointains et qui sont associées à l'effet "Butcher-Oemler". Nos observations suggèrent donc que l'accrétion d'un compagnon est un processus efficace pour réactiver la formation stellaire dans les galaxies elliptiques et que les interactions entre galaxies peuvent expliquer le taux anormalement élevé de galaxies actives dans les amas lointains. 3. La photométrie des coquilles (délicate, car ces structures sont très faibles) a montré qu'elles peuvent être plus rouges, mais qu'elles sont généralement plus bleues que le reste de la galaxie, ce qui est compatible avec l'absorption d'un compagnon de population stellaire plus jeune. Des gradients de couleur importants existent parfois même le long d'une même coquille. Ce dernier résultat qui semblait à priori difficile à comprendre, s'est éclairé par quelques unes de nos simulations de collisions, en suivant les orbites des étoiles des différentes composantes du compagnon (bulbe-disque). 4. Une étude approfondie de NGC~3923, le système le plus riche (avec plus de 20 coquilles), a permis d'établir que pour cet objet, les coquilles sont vraisemblablement le résultat d'une collision radiale avec un compagnon elliptique de masse environ 1/10 de celle de la galaxie. Après avoir perdu la plus grande partie de ses étoiles lors du premier passage dans les régions centrales, le compagnon s'est ensuite progressivement dépouillé des étoiles restantes, tout en subissant un freinage par friction dynamique, ce qui l'a entrainé dans les régions les plus internes de la galaxie. 5. Une corrélation est apparue entre la morphologie des systèmes de coquilles et l'ellipticité apparente de la galaxie-hôte. Les systèmes alignés ne sont visibles qu'autour de galaxies allongées, et les systèmes ''en pétales'' qu'autour de galaxies d'apparence circulaire. Cette corrélation traduit l'influence du potentiel total de la galaxie (y compris celui de l'éventuel halo de matière noire), sur la géométrie des coquilles. 6. A partir du taux d'observation de galaxies à coquilles, et de la durée de vie des systèmes, il est possible d'en déduire une estimation de la fréquence des collisions entre galaxies, et une limite supérieure à la masse de matière invisible contenue à l'intérieur des systèmes de coquilles. Avec un taux de 10%, et une durée de vie de l'ordre de 2 à 3 milliards d'années, les galaxies elliptiques auraient ainsi fusionné en moyenne avec un ou deux compagnons. La limite supérieure de la masse de la matière invisible contenue à l'intérieur des systèmes serait ainsi de l'ordre de 50 fois la masse de la composante visible. En conclusion, cette étude permet d'établir à peu près définitivement que le modèle de formation par fusion est le seul à rendre compte des propriétés observationnelles des coquilles. De part leur comportement de particules-test, les étoiles des coquilles offrent une occasion unique de sonder le potentiel total des galaxies, y compris celui des halos massifs invisibles. L'importance des interactions gravitationnelles pour la formation et l'évolution des galaxies semble désormais bien établie, et les galaxies à coquilles, résultats de collisions entre galaxies, permettent donc d'étudier une phase cruciale dans l'évolution des galaxies.

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Cousin, Morgane. "Formation & Evolution des galaxies par l'approche semi-analytique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00968765.

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Les modèles semi-analytiques (SAMs) constituent aujourd'hui le meilleur outils d'analyse et d'étude pour la formation et l'évolution des galaxies individuels mais également des regroupements de galaxies appelés amas. Alors qu'ils reproduisent avec succès les fonctions de masse stellaire, de corrélation à deux points, de luminosité des galaxies locales (z=0), ils échouent dans les prédictions des propriétés des galaxies plus jeunes, à plus haut décalage vers le rouge. Et ce d'autant plus que la masse stellaire est faible. Ces inconsistances entre les modèles et les observations démontrent que l'histoire de l'assemblage des ces galaxies, en relation avec l'accrétion de gaz, la formation stellaire et leurs halos de matière noire n'est pas bien comprise. Dans cette thèse, nous introduisons une nouvelle version du modèle semi-analytique GalICS et nous l'utilisons pour explorer l'impact, sur la formation stellaire des galaxies à faible masse, de la rétroaction des supernovae et des trous noirs supermassifs ainsi que des processus de photo-ionisation. Ces deux mécanismes sont communément utilisés pour réduire la formation de nouvelles étoiles dans les galaxies peu massives. Nous montrons que, même appliqué avec de très fortes efficacités, ces deux processus ne peuvent pas expliquer simultanément les fonctions de masse, de luminosité et la relation entre masse stellaire et masse des halos de matière noire pour les galaxies évoluant à grand décalage spectral. Suite à ce constat, nous introduisons deux recettes ad-hoc pour la formation stellaire. Dans un premier temps nous appliquons une forte modification de l'efficacité de formation stellaire en relation directe avec la masse de matière noire de leur halo hôte. Cette première approche conduit à de bons résultats, en particulier dans le régime des faibles masses stellaires mais il présente, par construction un profond désaccord avec la loi de formation stellaire observées par Kennicutt. Pour cela, nous introduisons une seconde modification, plus profonde, basée sur l'existence d'une composante de gaz, évoluant en périphérie des premiers disques galactiques, mais ne pouvant pas, pour des raisons encore mal comprises, former de nouvelles générations d'étoiles. Progressivement, ce gaz impropre à la formation stellaire est convertit, il alimente alors la formation d'étoile. L'introduction de ce nouveau réservoir, introduit un délai entre le moment ou le gaz s'effondre au centre du halo et le moment ou ce gaz. Ce nouveau modèle donne de très bons résultats mais il pose la question de l'origine de ce gaz impropre à la formation stellaire. Nous abordons dans cette thèse quelques piste de recherche dans le cadre de la formation des grandes structures peuplant notre Univers.

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GOLSE, Ghislain. "CONTRAINTES COSMOLOGIQUES DEDUITES DES EFFETS DE LENTILLE GRAVITATIONNELLE DANS LES AMAS DE GALAXIES." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002279.

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Les amas-lentilles dans lesquels plusieurs systèmes d'images multiples de galaxies d'arrière-plan sont présents peuvent être utilisés pour contraindre les paramètres cosmologiques. En effet, la modélisation du potentiel gravitationnel de l'amas de galaxies est alors suffisamment précise pour pouvoir accéder à des contraintes sur les distances entre sources et images. Or ces distances dépendent directement de la géométrie de l'Univers, qui est fixée par les paramètres cosmologiques (c'est-à-dire la densité de matière de l'Univers, la constante cosmologique et plus généralement l'énergie noire). Cette méthode requiert des modèles paramétriques précis de potentiels gravitationnels. Un formalisme général de profils pseudo elliptiques a donc été développé, donnant les expressions analytiques des grandeurs utilisées dans le phénomène de lentille gravitationnelle. Une première approche a été effectuée avec une étude semi-analytique des erreurs, afin d'estimer les ordres de grandeur des précisions attendues, en fonction de contraintes observationnelles réalistes. Ce travail préliminaire s'est poursuivi par des simulations numériques de lentilles gravitationnelles typiques. Cette étape a permis de préciser la méthode d'optimisation du potentiel et la dégénérescence attendue entre les paramètres cosmologiques. Ce processus a ensuite été appliqué aux amas de galaxies A2218 et AC114. La géométrie de l'Univers qu'on en déduit rentre dans le cadre du paradigme actuel (issu principalement des contraintes données par l'étude des anisotropies du fond diffus cosmologique et celle des supernovae distantes de type Ia prises comme chandelles standard). Les dégénérescences obtenues peuvent être en partie brisées en combinant ces résultats avec ceux issus de tests cosmologiques indépendants. Enfin, le processus d'optimisation du potentiel permet en outre de donner une description fine de la distribution de masse de ces deux amas. Leur profil de densité centrale est en particulier plat. Le test cosmologique présenté dans cette thèse nécessite la connaissance précise du décalage spectral des sources de chaque système d'images. Un programme d'observations spectroscopiques d'arcs gravitationnels dans l'amas de galaxies A1689 -- qui est un excellent candidat pour le test proposé -- effectué sur le VLT a ainsi été conduit.

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Codis-Decara, Sandrine. "De la cosmologie à la formation des galaxies : que nous apprennent les grandes structures de l'Univers ?" Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066343/document.

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Dans cette thèse sur articles, nous nous intéressons aux grandes structures de l’Univers et à leur rôle fondamental pour la cosmologie et la formation des galaxies. Les galaxies naissent et grandissent au sein des filaments de la toile cosmique soulevant la question de l’impact de ces filaments sur les propriétés galactiques telles que la morphologie. Pour étudier cette question fondamentale, nous allons dans un premier temps montrer que dans les simulations numériques de l’Univers, le spin des galaxies est fortement lié à la direction de leur filament hôte avec un comportement qui dépend de leur masse. Ces corrélations spin-filament seront expliquées qualitativement dans le contexte de la formation hiérarchique des structures cosmologiques. Un modèle analytique tenant compte de l’anisotropie de la toile cosmique complètera ce tableau en reproduisant les corrélations observées. Ces idées sont importantes pour comprendre la morphologie des galaxies mais aussi les alignements intrinsèques qui peuvent certaines sondes cosmologiques basées sur la mesure de l’astigmatisme cosmique. Nous allons en particulier mesurer cette contamination dans une simulation hydrodynamique. Dans la seconde partie de ce manuscrit, nous nous poserons la question de comment extraire efficacement de l’information de la toile cosmique en mesurant sa topologie et sa géométrie et en utilisant la théorie perturbative dans un régime quasi-linéaire, la pierre angulaire de ce travail reposant sur l’étude analytique de l’impact de l’effondrement non-linéaire des structures et des distorsions en espace des redshifts sur la statistique du champ de densité cosmique This thesis by publication is devoted to the theoretical understanding of the large-scale structure of the Universe and its role in the context of cosmology and galaxy formation. The birth and evolution of galaxies occur within the large cosmic highways drawn by the cosmic web and the natural question which arises is whether galaxies retain a memory of the large-scale cosmic flows from which they emerge. To address this key question, we will first show that in cosmological simulations, the spin of galaxies and the direction of their host filament are correlated in a mass-dependent way. This signal will be shown to be qualitatively understood in the context of hierarchical structure formation. An analytic model which explicitly takes into account the anisotropy of the cosmic web will complement this qualitative understanding by reproducing the measured correlations. Those ideas are important to understand the evolution of galaxy morphology but also to understand the intrinsic alignments of galaxies that contaminate cosmological probes like cosmic shear experiments. We will in particular measure this contamination directly from a state-of-the-art hydrodynamical simulation. In a second part, we will address the question of how to efficiently use large-scale structure data to probe the cosmological model describing our Universe by measuring its topology and geometry and using perturbation theory in the weakly and even mildly non-linear regime. The major contribution of this work is to analytically study the effect of redshift space distortions and non-linear collapse of structures on the topology, geometry and statistics of the cosmic density field

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Cadiou, Corentin. "L’impact des grandes structures de l’Univers sur la formation des halos de matière noire et des galaxies How does the cosmic web impact assembly bias? Accurate tracer particles of baryon dynamics in the adaptive mesh refinement code Ramses Galaxy evolution in the metric of the cosmic web Galaxies flowing in the oriented saddle frame of the cosmic web." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS508.

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À grande échelle, la distribution anisotrope de la matière forme un large réseau de vides délimités par des murs qui, avec les filaments présents à leurs intersections, tissent la toile cosmique. La matière qui doit former plus tard les halos de matière noire et leurs galaxies afflue vers les nœuds compacts se situant à l’intersection des filaments et garde dans ce processus une empreinte de la toile cosmique. Dans cette thèse, je développe une extension contrainte de la théorie de l’excursion qui, à l'aide d'un modèle de filament, me permet de montrer que l'environnement anisotrope a un effet sur l'histoire de formation des halos de matière noire. La toile cosmique a donc un rôle dans la formation des halos et de leurs galaxies. Dans un second temps, je construis un modèle qui décrit l'évolution de la toile cosmique (fusion de halos, mais aussi de filaments et de murs) afin de mieux contraindre les modèles de formation de galaxies. Le modèle prédit un excès d'accrétion anisotrope dans les filaments par rapports aux nœuds, biaisant ainsi la formation des galaxies. L'effet de l'accrétion anisotrope sur la formation des galaxies est ensuite étudié à l'aide de simulations hydrodynamiques et d'une nouvelle méthode permettant le suivi précis de l'histoire d'accrétion du gaz. J'y montre que le moment angulaire est transporté efficacement des grandes échelles de la toile cosmique jusque dans les zones internes du halo, où les couples gravitationnels le redistribue au disque de la galaxies et au halo interne The anisotropic large-scale distribution of matter is made of an extended network of voids delimited by sheets, with filaments at their intersection which together form the cosmic web. Matter that will later form dark matter halos and their galaxies flows towards compact nodes at filaments' intersections and in the process, retains the imprint of the cosmic web. In this thesis, I develop a conditional version of the excursion set theory which, using a model of a large-scale filament, enables me to show that anisotropic environment have an impact on the formation history of dark matter halos. The cosmic web then has a role in the formation of halos and their galaxies. I then build a model that is able to capture the evolution of the cosmic web (halo mergers, but also filament and wall mergers) that can be used to better constrain galaxy formation models. The model predicts that an excess of anisotropic accretion is expected in filaments compared to nodes, so that the formation history of galaxies is biased. The effect of anisotropic accretion on galaxy formation is then studied using hydrodynamical simulations and a novel numerical method tailored to accurately follow the accretion history of the gas. I show that the angular momentum is transported efficiently from the cosmic web down to the inner halo, where gravitational torques redistribute it to the disk and the inner halo

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Rasera, Yann. "L'histoire cosmique des baryons dans un univers hiérarchique." Paris 7, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00070844.

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Vallejo, Olivier. "Etude approfondie de la galaxie spirale de type floculent NGC 4414. Dynamique, milieu interstellaire et formation d'étoiles." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002865.

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Ce projet de thèse consiste en l'étude de la dynamique de la galaxie spirale NGC 4414 via une grande mosaïque d'observations de la raie de CO(1-0) avec l'interféromètre du Plateau de Bure, ainsi que des observations multi longueurs d'onde profondes du Télescope Spatial Hubble. Les objectifs de cette thèse sont de déterminer si les bras spiraux de NGC 4414 sont persistants mais aussi d'obtenir une mesure du rapport masse sur luminosité stellaire, le but final étant d'estimer la masse et l'étendue de la matière noire dans NGC 4414. Le modèle de masse est fortement contraint par notre courbe de rotation CO(1-0) à haute résolution et par les observations HST dans les bandes B, V et I. En supposant que le profil de masse stellaire suit le profil de lumière en bande I dans la région centrale pauvre en poussière et en gaz, et au delà de l'anneau moléculaire, et en reproduisant fidèlement la courbe de rotation CO dans la région centrale, la distribution de masse a pu être déterminée précisément et le rapport M/L stellaire mesuré en fonction du rayon galactocentrique. A posteriori, nous avons trouvé que le modèle de masse était équivalent à la distribution de lumière en bande K' avec un rapport M/L constant proche de 0.5 M⊙/L⊙, parce que l'extinction est faible à 2.1 µm. Je montre que l'utilisation d'un rapport M/L constant aux longueurs d'onde optiques, comme c'est le cas pour les modèles de disque maximum, est fortement déconseillé. Les observations interférométriques CO ne nous donne pas seulement une courbe de rotation à haute résolution, elles peuvent permettre de mesurer des mouvements non circulaires, de "streaming", qui peuvent être dus à des bras spiraux, si ceux-ci sont persistants. Aucun signe de mouvement de "streaming" n'a été trouvé, puisque les mouvements non circulaires sont 5 à 10 fois plus faibles que dans la galaxie "grand design" M 51. L'émission de la raie de H2S(1-0) n'a pas été détectée, indiquant une absence de chocs violents. Nous avons mis en évidence une différence structurale majeure entre NGC 4414 et M 51 (et d'autres galaxies du même type) en dépit d'une luminosité, d'une masse de gaz et d'un taux de formation d'étoiles semblables. Le contraste bras-interbras est plus faible dans NGC 4414, comme attendu, mais celui-ci augmente fortement en fonction du rayon dans M 51, alors qu'il reste constant dans NGC 4414. J'aboutis à la conclusion qu'il n'y a pas de structure spirale persistante dans NGC 4414.

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Tisserand, Patrick. "Recherches d'astres sombres massifs du halo galactique par la technique des microlentilles gravitationnelles avec les caméras d'EROS-2." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008267.

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Le problème de la masse manquante galactique prend sa source dans l'étude des courbes de rotation des galaxies spirales. Une des hypothèses privilégiées durant les vingt dernières années est la présence d'un halo entourant chaque galaxie composé d'objets compacts sombres (les machos) qui peuvent être détectés indirectement par le phénomène gravitationnel de microlentille. Le travail présenté dans cette thèse concerne l'analyse des courbes de lumière de plus de 55 millions d'étoiles des deux Nuages de Magellan, observées de juin 1996 à février 2003, avec les caméras de l'expérience EROS2. Deux études différentes ont été menées dans le but de détecter d'éventuels objets de 10^(-4) à 1000 masses solaires, complétant ainsi les contraintes déjà posées par EROS entre 10^(-7) et 10 masses solaires. Les candidats découverts sont en nombre insuffisant pour rendre compte de la masse manquante et ne permettent pas non plus de confirmer le signal présenté par le groupe MACHO.

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Maciejewski, Michal. "Structures de l'espace des phases des halos de matière noire." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066476.

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Durant les trois dernières décennies, la cosmologie et le paradigme de la matière noire ont été étudiés grâce au développement des simulations cosmologiques à N-corps et, parallèlement, à l'acquisition de nouvelles données observationnelles impressionnantes (WMAP, SDSS, HST). Durant mon travail de thèse, j'ai étudié les structures internes des halos de matière noire des galaxies provenant des simulations numériques par une nouvelle méthode appliquée à l'espace des phases à six dimensions. Dans un premier temps, j'ai évalué différentes méthodes utilisées pour l'estimation de la densité de l'espace des phases comme la tessellation de Delaunay, les méthodes SPH et d'autres encore. En particulier, j'ai montré les avantages des analyses de la densité de l'espace des phases par rapport aux estimations de densité 3D habituelles. J'ai étudié différentes méthodes pour résoudre le problème de mise à l'echelle entre l'espace des vitesses et celui des positions comme l'emploi du critère d'entropie locale. Dans un deuxième temps, j'ai implémenté un nouveau chercheur hiérarchique de structures (HSF en anglais) multi-dimensionnel en introduisant des critères de coupe et de croissance originaux pour séparer efficacement les différentes structures dans l'espace des phases. J'ai passé en revue ses avantages et inconvénients par rapport aux algorithmes actuellement utilisés en analysant un large halo dans la Simulation Millenium. J'ai ensuite étudié les propriétés dynamiques et physiques des structures trouvées par mon algorithme. J'ai trouvé de nouvelles classes de structures tels que les queues de marée et les courants locaux, ce qui est très important dans le contexte cosmologique.

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Dissertationen zum Thema „Galaxies : matière noire“

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