This work presents several works related to the impact of neutrinos in cosmology. We study the impact on the Cosmic Microwave Background of several neutrino-related parameters (mass, abundance, neutrino-antineutrino asymmetry, non-thermal distorsions, non-standard couplings with other species, mass and abundance of additional sterile neutrinos). We present new numerical methods for computing these effects efficiently. We use current data to derive several new bounds on these parameters, and finally, we study the sensitivity of future cosmological experiments to these quantities.

Etude des représentations du cosmos dans l'Egypte ancienne :représentations du Noun (non-cosmos), représentations des frontières entre le Noun et le cosmos et représentations des éléments constitutifs du cosmos (ciel, terre et éléments soutenant le ciel). Etude de l'apport de ces représentations sur la connaissance que nous avons de la conception du monde des anciens Egyptiens. / Doctorat en Histoire, art et archéologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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. Les distances au SNe de Type Ia sont néanmoins affectées par l'effet de lentilles gravitationnelles qui pourrait induire des effets systématiques dans les mesures de cosmologie. 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 supplementaire dans les magnitudes observées. Il existe 2 façons d'estimer l'amplification des SNe Ia. Une première méthode consiste à comparer la luminosité de la supernova, qui est mesuré avec une précision typique de 15% , à la moyenne des luminosités de SNe au même redshift. Une autre estimation peut être obtenue en prédisant l'amplification induit par la densité de matière en avant-plan modelée en se basant sur les mesures de la luminosité des galaxies avec un à priori initial sur la relation de masse-luminosité des galaxies. 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. 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. Les distances au SNe de Type Ia sont néanmoins affectées par l'effet de lentilles gravitationnelles qui pourrait induire des effets systématiques dans les mesures de cosmologie. 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 supplementaire dans les magnitudes observées. Il existe 2 façons d'estimer l'amplification des SNe Ia. Une première méthode consiste à comparer la luminosité de la supernova, qui est mesuré avec une précision typique de 15% , à la moyenne des luminosités de SNe au même redshift. Une autre estimation peut être obtenue en prédisant l'amplification induit par la densité de matière en avant-plan modelée en se basant sur les mesures de la luminosité des galaxies avec un à priori initial sur la relation de masse-luminosité des galaxies. 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.

Le satellite Planck est le satellite de troisième génération visant à observer le fond diffus cosmologique. La résolution et la sensibilité de ses instruments permettent pour la première fois de mettre en évidence les effets de lentille gravitationnelle subis par les photons du fond diffus cosmologique. Cette thèse présente une méthode originale de détection de ces effets dans les données de l'instrument HFI de Planck.La première partie donne dans un premier temps, une description générale du modèle standard de la cosmologie et de la physique du fond diffus cosmologique. Elle aborde ensuite en détails l'effet de lentille gravitationnelle, en se concentrant plus particulièrement sur son impact sur les observables du fond diffus cosmologique. Elle termine par une présentation du satellite Planck et de ses instruments.La seconde partie se concentre sur la description d'un ensemble d'outils de simulations et d'analyse que j'ai développé au cours de ma thèse afin de réaliser la première détection des effets de lentille gravitationnelle sur le fond diffus cosmologique. Elle présente la méthode originale employée qui repose sur une analyse des cartes du ciel par morceaux, permettant de s'affranchir des zones du ciel les plus contaminées. On trouvera également dans cette partie une caractérisation, de l'estimateur du champ de potentiel de lentille, pour des cartes masquée, en présence de bruit inhomogène ainsi que la présentation d'une méthode pour corriger les biais de l'analyse à l'aide de simulations Monte-Carlo.La dernière partie, est consacrée au travail sur les données de l'instrument HFI. Le premier chapitre présente l'application de la méthode d'analyse précédente aux cartes des observations combinées à 143GHz et 217GHz ainsi que la carte issue de la séparation des composantes avec l'algorithme GMCA. Les résultats montrent un spectre de puissance de la déflexion compatible avec le spectre attendu, dans un modèle lambda CMB, calculé à partir des paramètres cosmologiques issus de WMAP intégrant sept années d'observations. Les points de mesure, issus du spectre combiné des cartes à 143GHz et 217GHz, pour les multipôles inférieurs à 500, donnent un Chi2 par degré de liberté de 1.26. Finalement, le dernier chapitre présente l'algorithme de compression des données de l'instrument HFI à bord du satellite. Il traite en détail le réglage et le suivi des paramètres de compression et du débit des données, depuis le lancement du satellite et fait le bilan sur les erreurs de compression rencontrées

Malgré l’acceptation théorique et pratique que l’astrologie médiévale rencontre au 13e siècle latin, son statut philosophique ambigu tient, au moins en partie, à son double partage en art mécanique et en science libérale. Plus mystérieux encore reste le fait qu’elle apparaisse en Occident sans devoir violenter les cadres philosophiques où elle s’inscrit, aussi chrétiens soient-ils. Du point de vue de l’histoire de la philosophie, ce que cette arrivée en douceur passe sous silence, c’est l’enracinement conceptuel toujours déjà préétabli du projet astrologique à l’intérieur d’un contexte philosophique plus global, dans et par lequel l’idée d’influence astrale valide sa raison d’être. En passant par la philosophie naturelle et la métaphysique de Thomas d’Aquin, ce travail veut montrer comment l’astrologie médiévale survient en terres chrétiennes à partir de la rencontre de la hiérarchie causale de l’être propre à l’arabo-aristotélisme néo-platonisant avec une théologie de la providence divine. D’aporie en aporie, la déconstruction de ce que toute astrologie présuppose prend place, de sorte qu’il devient possible de comprendre l’aspect rationnel et proprement philosophique de l’entreprise astrologique au Moyen Âge. / In spite of the theoretical and practical acceptation that medieval astrology is greeted with during the 13th century in the Latin world, its philosophically ambiguous nature is due, at least partly so, to the distinction made between mechanical arts and liberal sciences. Even more mysterious is the fact that it appears in Occident without having to violate the peripheries of Latin philosophy, as Christian as it could be. From a history of philosophy point of view, this rather smooth entrance seems to imply that the astrological project is always-already conceptually rooted in a philosophical context larger than itself, by which it validates its raison d’être. Through the study of Thomas Aquinas’ natural philosophy and metaphysics, this work demonstrates that medieval astrology could occur among the Christian world whenever the causal hierarchy of being brought forth by Arabic aristotelianism and Neo-Platonism walked hand in hand with the Christian theology of divine providence. From an aporia to another, the deconstruction of what any astrology presupposes therefore takes place, from which it becomes possible to properly understand both the rational and philosophical aspect of the astrological enterprise during the Middle Ages.

La contribution des processus de fusion de galaxies lors de l'assemblage cosmologique de masses est encore mal comprise. Dans ce contexte, l'étude du support dynamique des galaxies est un moyen permettant de contraindre les différents scénarios d'évolution.Dans une première partie, je présente ma contribution à l'analyse cinématique des galaxies de l'échantillon MASSIV. Je définis une technique d'analyse qui vise à quantifier la fraction d'objets susceptibles d'être le produit d'une fusion.J'introduis dans une seconde partie une méthode de construction de conditions initiales de galaxies idéalisées.Dans une troisième partie, je présente la définition de l'échantillon de simulations MIRAGE, reproduisant les propriétés physiques des galaxies jeunes. Les simulations montrent en particulier l'absence de flambées de formation stellaire durant les fusions ce qui suggère un mécanisme de saturation.Une analyse des propriétés des complexes granulaires issus d'instabilités gravitationnelles est réalisée dans la quatrième partie, soulignant la compatibilité du scénario granules âgés avec les observations en terme de taux d'éjection de gaz et d'âge de populations stellaires. Je mets en évidence que le mécanisme de fusion de granules permet de contrôler la croissance de la masse du bulbe, d'aplatir le profil central de densité du halo de matière sombre ainsi que d'éjecter de grandes quantités de gaz.Dans une cinquième partie, je complète ce travail en réalisant une étude comparative des données cinématiques MASSIV à plus de 4000 pseudo-observations construites à partir des simulations de l'échantillon MIRAGE afin de déterminer la capacité à détecter des signatures de fusion. / The contribution of the fusion processes to the cosmological mass assembly is still poorly understood. In this context, the study of the dynamical support of galaxies is a way to constrain different evolution scenarios.In the first part, I introduce my contribution to the kinematical analysis of galaxies MASSIV. I define an analysis that aims at quantifying the fraction of objects that are likely to be the product of a recent merger.I introduce in the second part a method to build initial conditions of idealized galaxies.In the third part, I present the definition of the simulation sample MIRAGE, designed to reproduce the physical properties of young galaxies. The simulations show in particular the absence of a star formation bursts in mergers of fragmented and turbulent disks, suggesting a saturation mechanism.An analysis of the properties of clumps that are generated by gravitational instabilities is performed in the fourth part of this thesis, highlighting the compatibility of long-lived clumps scenarios with observations in terms of outflowing material and stellar population ages. I also highlight that the gas rich clump fusion mechanism is able to control the bulge mass growth, to erode the central profile of the dark matter halo and to drive massive gas outflows in the disk plane.Finally, in the fifth part, I complete this work by carrying out a comparative study of the MASSIV kinematical data to a set of more than 4000 pseudo-observations at z=1.7 built from simulations of the MIRAGE sample to determine the ability to detect galaxy merger signatures.

Les supernovae de type Ia (SNe Ia) sont de puissants indicateurs de distance cosmologique. Elles sont à l'origine de la découverte de l'énergie noire dans l'univers et restent aujourd'hui la meilleure méthode pour contraindre son équation d'état. Cependant, nous ignorons toujours le phénomène exact donnant naissance à ces supernovae. Notamment, nous ne connaissons pas l'influence de l'évolution des paramètres stellaires avec le redshift sur la luminosité de ces objets et donc sur les ajustements cosmologiques. De récentes études ont mis en évidence évidence des biais environnementaux ayant un impact significatif sur les mesures des paramètres cosmologiques. Cependant, ces études analysent les hôtes des SNe Ia dans leur globalité en négligeant les variations pourtant connues des propriétés stellaires et gazeuses au sein de ces galaxies. ! Dans cette thèse je montre comment les données de spectrographie à champ intégral de la collaboration The Nearby Supernova Factory permettent l'étude de l'environnement immédiat (~kpc) de la SNe Ia. Dans une première partie, j'introduis les bases physiques et le contexte scientifique dans lesquels ma thèse s'inscrit. Dans la seconde partie, je commence par détailler les techniques d'extraction des données environnementales locales et, une fois ces données extraites, je développe la mesure du taux de formation stellaire environnant les SNe Ia à partir du signal Hα. Dans mon analyse, je montre comment les propriétés des SNe Ia, et notamment leur luminosité standardisée, dépendent de la présence de formation stellaire à proximité. Ce biais, duquel découlent les biais environnementaux précédemment évoqués, a un impact significatif sur la cosmologie. En se basant sur les évolutions des propriétés stellaires des galaxies, je construit un modèle d'évolution de la luminosité moyenne des SNe Ia en fonction du redshift pour estimer cet impact; les données de la littérature semblent confirmer mes hypothèses. Ces résultats ont été publiés dans le journal européen Astronomy & Astrophysics (Rigault et al. 2013). Dans une troisième partie, je présente des analyses supplémentaires sur l'environnement local des SNe Ia et je suggère de nouvelles approches. ! Cette thèse a mis en évidence un biais environnemental important sur les propriétés des SNe Ia que seule l'analyse locale permet d'aborder. Cette découverte est une étape importante dans la compréhension de ces objets et dans l'amélioration de leur utilisation cosmologique / Type Ia supernovae (SNe Ia) are powerful cosmological distance indicators. They were key tools for the discovery of the accelerating expansion of the Universe and today they remain the strongest demonstrated technique for measuring the dark-energy equation of state. However, a major issue remains: despite decades of study, their progenitors are as yet undetermined. Notably, we still ignore the influence of the redshift-evolution of stellar properties on the absolute luminosity of the SNe Ia and therefore on the fitted cosmological parameters. Recent studies have highlighted potential biases correlated with the global properties of their host galaxies, large enough to induce systematic errors into cosmological measurements if not properly treated. However, those studies analyse hosts of Type Ia supernovae globally thus neglecting the known stellar and gas property variations across galaxies. ! In this thesis, I show how integral field spectroscopy data from the Nearby Supernova Factory allow the study of the local environment of the SNe Ia (~kpc). In the first part of this document, I introduce the physical principals and the scientific context of this work. In a second part, I start by detailing the technical extraction tools developed in order to extract the local host properties. Then, I show how one could measure the star formation activity in the SN vicinity from those data. I focus the analysis on this star formation activity and notably I show how the SNe Ia properties -- particularly their standardised Hubble residuals -- depend on the local host environment, which corresponds to a significant cosmological bias. I finish this second part by introducing a simple model based on the known evolution of the galactic star formation activity. This model enables me to estimate the potential influence of the aforementioned environmental bias on cosmology. I also show that this model can be tested using public data and a first analyses tend to confirm our hypotheses. Those results have been published in Astronomy & Astrophysics (Rigault et al. 2013). The third and last part of the document introduces new approaches and future work perspectives. ! In this thesis, I have highlighted significant environmental biases in SNe Ia properties, thanks to the local approach. However, those biases are less an issue for the cosmological analyses using Type Ia supernovae than a new opportunity to improve them as cosmological probes. ! This Document is written in French. The figures are in English

Le modèle de concordance de la cosmologie moderne repose entre autre sur l'existence de matière dite « noire », matière qui n'intéragirait que gravitationellement et qui ne peut donc pas être observée directement. Les vitesses particulières des galaxies, puisqu'elles tracent le champ de gravité, sont des sondes non-biaisées de la matière dans l'Univers. Ainsi, l'étude de ces vitesses particulières permet non seulement de cartographier l'Univers proche (matière noire comprise), mais aussi de tester le modèle ΛCDM via la vitesse d'expansion de l'Univers et le taux de formation des structures. Observationnellement, la mesure de la vitesse particulière d'une galaxie se fait à partir de la mesure de sa distance, mesure très imprécise pour les données extragalactiques. Mal modélisée, cette incertitude conduit à des analyses biaisées des vitesses particulières, et ainsi détériore la qualité de cette sonde cosmologique. Dans ce contexte, cette thèse s'intéresse aux erreurs systématiques statistiques des analyses de vitesses particulières. D'abord en étudiant puis modélisant ces erreurs systématiques. Ensuite en proposant de nouveaux modèles pour les prendre en compte. En particulier, y est développé un modèle permettant, à partir des mesures de la vitesse de rotation des galaxies, de reconstruire le champ de densité de l'Univers Local. Ce modèle s'appuie sur l'analyse des corrélations de vitesse données par le modèle de concordance, et la modélisation de la relation de Tully-Fisher, qui lie la vitesse de rotation des galaxies à leur luminosté. Le modèle développé est appliqué au catalogue de distances extragalactiques CosmicFlows-3, permettant ainsi une nouvelle cartographie de l'Univers proche et de sa cinématique / The cosmological concordance model relies on the existence of a ≪ dark ≫ matter which hypothetically only interacts through gravity. Hence, the dark matter could not be observed directly with standard techniques. Since they directly probe gravity, peculiar velocities of galaxies are an unbiased tool to probe the matter content of the Universe. They can trace the total matter field and constrain the Local Universe’s expansion rate and growth of structures. The peculiar velocity of a galaxy can only be measured from its distance, which determination is very inaccurate for distant objects. If not correctly modeled, these uncertainties can lead to biaised analyses and poor constraints on the ΛCDM model. Within this context, this PhD studies the systematic and statistical errors of peculiar velocity analyses. First by investigating and modeling these errors. Then by building Bayesian models to include them. In particular, a model of the Local Universe’s velocity field from the observations of the rotational velocity of galaxies is presented. This model relies on the ΛCDM’s peculiar velocity correlations and on a Tully-Fisher relation model. The model has then been applied to the CosmicFlows-3 catalog of distances and provides a new kinematic map of the Local Universe

Ce travail de thèse présente la pensée de Grégoire de Nysse sur la corrélation entre le cosmos et l’homme. La recherche a pour ambition d’expliquer et de comprendre la conception grégorienne de la création et l’interprétation du rôle de l’homme dans la création pour voir si elle apporte ou non un complément potentiel au débat contemporain sur la crise écologique. Il s’avère que cette problématique contemporaine conduit à renouveler notre regard sur les textes de Grégoire et à dégager ses réflexions sur un mode de comportement envers la création, propre à sa vision théologique de Grégoire. L’analyse des concepts concernant le cosmos et l’homme démontre une bipolarité de leurs relations possibles, qui s’exprime dans l’idée d’ontologie et d’éthique cosmique. L’éthique semble alors être la liberté vécue de l’homme sur cette terre, avec pour résultat le principe agissant de son rapport avec le reste de la création au cours de sa vie. D’après Grégoire, l’approche humaine en ce qui concerne l’environnement n’est qu’une question de liberté de choix qui pourtant marque le cheminement de l’homme vers la nouvelle création, celle créée par le Christ. / This thesis presents Gregory of Nyssa’s point of view about the relation between man and the cosmos. The current analysis aims to understand and explain Gregory’s concept of creation and the way this concept perceives the role of the human in the creation; this is in order to verify if it makes any eventual addition to the contemporary debate on ecological crises. Actually, this contemporary problematic contributes in renewing our view on Gregorian texts and shows a way of behaviour towards the nature/creation itself in accordance with the theological vision of Gregory. The analysis of concepts concerning the human and the cosmos stresses a twofold relation between them, expressed through the idea of ontology and cosmic ethics. In this case ethics seem to be the experimental liberty of man on this earth and as a consequence, the active principle of the relation with the rest of the creation in the frame of life. According to Gregory, the human approach towards the environment is only a question of free will which nevertheless determines the way of man to the new creation established by Christ.

Face à la nature inconnue de l'énergie noire et de la matière noire, des modèles à champ scalaire léger ont été proposés pour expliquer l'accélération tardive de l'expansion de l'Univers et l'apparente abondance de matière non baryonique dans l'Univers. Dans une première partie, cette thèse confronte de la façon la plus précise possible les données de cosmologie les plus récentes au modèle du Galiléon, une théorie de gravité modifiée possédant des propriétés théoriques particulièrement intéressantes. Des contraintes observationnelles sur les paramètres du modèle sont dérivées en utilisant les dernières mesures liées aux distances cosmologiques et à la croissance des grandes structures de l'Univers. Un bon accord est observé entre les données et les prédictions théoriques, faisant du Galiléon un modèle alternatif compétitif avec celui de la constante cosmologique. Dans une seconde partie, la production de Branons, particules scalaires candidates au statut de matière noire venant d'une théorie de dimensions supplémentaires, est recherchée dans les collisions proton-proton enregistrées en 2012 par l'expérience Compact Muon Solenoid auprès du Grand Collisionneur de Hadrons. Des événements présentant un photon et de l'énergie transverse manquante dans l'état final sont sélectionnés dans les données et comparés aux estimations des bruits de fonds attendus. Aucun excès d'événements n'étant observé, des limites expérimentales sur les paramètres de la théorie du Branon sont calculées. Elles sont les plus contraignantes à ce jour. Cette thèse se conclut par des arguments pour une description unifiée des deux modèles étudiés, dans le cadre des théories de dimensions supplémentaires. / The nature of dark energy and dark matter is still unknown today. Light scalar field models have been proposed to explain the late-time accelerated expansion of the Universe and the apparent abundance of non-baryonic matter. In the first part of this thesis, the Galileon theory, a well-posed modified gravity theory preserving the local gravitation thanks to the Vainshtein screening effect, is accurately tested against recent cosmological data. Observational constraints are derived on the model parameters using cosmological distance and growth rate of structure measurements. A good agreement is observed between data and theory predictions. The Galileon theory appears therefore as a promising alternative to the cosmological constant scenario. In the second part, the dark matter question is explored through an extra-dimension theory containing massive and stable scalar fields called Branons. Branon production is searched for in the proton-proton collisions that were collected by the Compact Muon Solenoid experiment in 2012 at the Large Hadron Collider. Events with a single photon and transverse missing energy are selected in this data set and compared to the Standard Model and instrumental background estimates. No signature of new physics is observed, so experimental limits on the Branon model parameters are derived. This thesis concludes with some ideas to reach an unified description of both models in the frame of extra-dimension theories.