Cosmologie des théories de gravite modifiées

La cosmologie a atteint une ere passionnante. Pour la premiere fois dans l’histoire humaine, un modele quantitatif pour la formation et l’evolution de l’Univers existe,expliquant une gamme tres variee de phenomenes et ayant ete teste avec une impressionnante. De plus, nous sommes a l’aube d’une epoque dans laquelle nous aurons a notre disposition une abondance de donnees de grande qualite, ce qui nous permettra d’utiliser la cosmologie comme un outil pour tester la physique fondamentale.En particulier, comme les structures de grandes echelles de l’Univers sont gouvernees par la force de gravite, la cosmologie peut etre utilisee pour tester la theorie de la relativite generale d’Einstein. Cette idee a inspire la plupart des travaux decrits dans ce manuscrit, dans lequel j’ai etudie des theories alternatives au modele standard de la cosmologie et des tests a grandes echelles pour la relativite generale.Dans la premiere partie de ma these, je me suis concentre sur les “theories tenseur-scalaire” de la gravite. Ce sont des theories alternatives de la gravite, dans lesquelles un champ scalaire, qui est responsable de l’acceleration de l’expansion de l’Univers, est ajoute a l’action de Einstein-Hilbert. Dans le deuxieme chapitre, j’ai decrit le modele de K-mouflage, une “theorie tenseur scalaire”dans laquelle le champ scalaire possede un terme cinetique non-standard, en montrant son effet non negligeable sur la dynamique des amas des galaxies. J’ai aussi montre comment cet effet peut etre utilise pour contraindre le modele de “K-mouflage” en utilisant des observations en rayon X.En particulier, j’ai montre que le cisaillement cosmique a un pouvoir assez limite actuellement pour contraindre ces theories, a cause de la faible precision des observations actuelles et des degenerescences avec les processus baryoniques.Dans le cinquieme chapitre, j’ai donne une description de mon etude des relations de coherence. Ce sont des relations entreles fonctions de correlation des champs cosmiques a (n + 1) et n points, valables aussi dans le regime non-lineaire.Leur interet vient du fait que leur derivation depend seulement du Principe d’Equivalence et de l’hypothese de conditions initiales Gaussiennes, et donc elles peuvent etre utilisees pour tester ces hypotheses fondamentales du modele standard de la cosmologie.Des relations similaires ont ete etudiees auparavant, mais j’ai montre comment il est possible d’obtenir des relations qui ne s’annulent pas lorsque tous les champs sont consideres au meme instant. J’ai utilise ce resultat pour obtenir des relations de coherence entre fonctions de correlation de quantites observables, notamment le champ de densite des galaxies et la fluctuation de temperature du fond diffus cosmologie donnee par l’effet Sachs-Wolfe. Ces relations peuvent etre utilisees pour des tests de la relativite generale,reposant sur des observations par satellites, sans avoir besoin de modeliser la physique des baryons aux petites echelles.Enfin, j’ai donne un apercu des quelques perspectives possibles pour poursuivre le travail decrit dans ce manuscrit.En particulier, j’ai souligne comment des simulations numerique sont necessaires pourmieux comprendre la formation des structuresdans le contexte des modeles “K-mouflage” et“ultra-local”. En outre, elles peuvent etre aussiutilisees pour tester les hypotheses sous-tendantl’analyse des lentilles gravitationnelles faiblespresentee dans ce manuscrit, surtout pourdistinguer l’effet de la physique des baryons etdes neutrinos de l’effet des theories de gravitemodifiee sur le cisaillement cosmique. En cequi concerne les relations de coherence, uneetude de faisabilite de leur mesure avec les“surveys” cosmologiques est necessaire, pourcomprendre si elles peuvent donner descontraintes competitives sur les theoriesalternatives de la gravite.