Soutenance de thèse de Marie AUBERT

La découverte de l’accélération tardive de l’expansion de l’Univers à la fin des années 90 a fourni une nouvelle pièce au puzzle que représente notre Univers et son histoire. Cependant, le processus physique à l’origine de cette observation, l’énergie noire, demeure, pour le moment, de nature inconnue. Les nombreuses sondes cosmologiques convergent vers un modèle de préférence : $Lambda$-CDM, dont néanmoins les composants majoritaires, la matière noire et l’énergie noire, demeurent inexpliqués. L’énergie noire pourrait être interprétée comme la conséquence d’une déviation de la théorie de la relativité générale à grande échelle, ou bien, par une quantité dont l’équation d’état serait variable dans le temps. Ces possibilités se manifesteraient comme des effets très fins dans les observations. La cosmologie est donc entrée dans une nouvelle ère : la cosmologie de précision, qui aspire à placer des contraintes inférieures au pourcent sur les paramètres cosmologiques et la nature du secteur sombre. Dans ce but, les grandes structure de l’Univers sont d’un intérêt primordial pour la contrainte cosmologique, leur formation et leur croissance étant animées par l’expansion de l’Univers. Les vides cosmiques représentent des zones sous-denses étendues dans les structures à grande échelle. Etant dépourvus de matière, ils fournissent un environnement idéal pour étudier l’énergie noire, dont on s'attend à ce que les effets soient dominants en leur sein. Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’étude des vides cosmiques comme une sonde prometteuse de l’énergie noire. Dans ce but, nous présenterons tout d’abord comment les vides cosmiques sont détectés au sein des structures à grand échelle. Ensuite, nous nous intéresserons à l’extraction des vides dans les dernières données du relevé spectroscopique eBOSS et à l’étude des distorsions de l’espace des redshifts autour de ceux-ci afin de contraindre le taux de croissance des structures pour trois époques différentes. Enfin, nous aborderons l’utilisation des vides comme des sphères standards qui permettraient, théoriquement, de contraindre directement le contenu énergétique de l’Universe grâce à l’application du test d'Alcock-Paczynski. Cette thèse met en avant le potentiel des vides comme une sonde discriminante de la cosmologie, tout en montrant les obstacles entravant l’étude de ces objets pour parvenir à une précision au niveau du pourcent dans les contraintes cosmologiques des futurs relevés.

The discovery of the late-time acceleration of the expansion of the Universe at the end of the 1990’s has provided a new piece to the puzzle that is our Universe and its history. However, the physical process at the origin of such observation, dark energy, remains to this day unknown. Numerous probes of cosmology converge towards a preferred model: $Lambda$-CDM, whose major components, dark matter and dark energy, nevertheless remain unexplained. Dark energy could be explained either by deviations from General Relativity on large scales or by a quantity whose equation of state would evolve with time. Cosmology has entered a new era: precision cosmology which aims to reach percent level constraint on the cosmological parameters and nature of the dark sector. To this end, the Large-Scale structures is of prime interest as its formation and growth are driven by the expansion of the Universe and more especially: cosmic voids. Cosmic voids are large under-dense zones within the Large-Scale structure of the Universe. Being deprived of matter, they provide a perfect environment to study dark energy whose effects are expected to be dominant in their vicinity. This thesis is part of the study of cosmic voids as a promising dark energy probe. To this end, we will first present how cosmic voids are detected within large-scale structures. Then, we will focus in the extraction of voids in the latest eBOSS spectroscopic survey data and studying redshift-space distortions around them in order to constrain the growth rate of the structures at three different epochs. Finally, we will discuss the use of the voids as standard spheres that would, theoretically, directly constrain the energy content of the Universe through the application of the Alcock-Paczynski test. This thesis highlights the potential of voids as a discriminating probe of cosmology, while presenting the challenges that the study of these objects presents to achieve percent level precision in cosmological constraints in future surveys.