L'objectif de la cosmologie observationnelle est d'utiliser les informations auxquelles les télescopes modernes nous donnent accès afin de connaître à la fois l'histoire, le contenu matériel et la géométrie de notre Univers. L'histoire de l'Univers nous renseigne sur la suite d'événements qui ont conduit celui-ci, à partir d'une soupe de particules homogènes et chaudes, à avoir aujourd'hui l'aspect qu'on lui connaît, c'est-à-dire en expansion et avec une structuration de la matière en agrégats plus ou moins gros selon l'échelle à laquelle on regarde. Il y a les étoiles et planètes à notre échelle, avec leur stupéfiante complexité biologique. A plus grande échelle, on trouve les galaxies, composées de plusieurs milliards d'étoiles organisées tantôt en forme spirale, tantôt en forme de gros ballons de rugby. Ensuite viennent les amas et les superamas de galaxies qui s'organisent dans l'espace sous la forme de gigantesques éponges avec de grandes zones vides séparant des régions denses. L'histoire de l'Univers tente donc de répondre à la question : comment en est-on arrivé là ? Cette question métaphysique en appelle aussitôt une autre : qu'arrivera-t-il après ? En cosmologie, cette question est liée au contenu et à la géométrie de l'Univers. La notion de géométrie de l'Univers, héritée de la théorie de la Relativité Générale d'A. Einstein, intègre la courbure spatio-temporelle de l'Univers dans son ensemble. Cette dernière est déterminée par la quantité et le type de matière qu'Il contient. On dit la géométrie ouverte si la courbure est négative, ce qui correspond à un Univers contenant peu de matière (par rapport à la densité critique qui est de quelques protons par m3). L'Univers est alors infini dans le temps et l'espace, son avenir n'est qu'expansion, dilution et refroidissement éternels. Si l'Univers contient juste assez de matière pour avoir la densité critique, on le dit plat puisque sa courbure est nulle, dans ce cas aussi, il est infini dans le temps et l'espace, avec un avenir similaire au cas ouvert. En revanche, si l'Univers est fermé, c'est à dire s'il contient suffisamment de matière pour que l'effet gravitationnel de cette dernière soit suffisant pour freiner son expansion, il finira par se recontracter, et, comme un film tournant à l'envers les galaxies se rapprocheront les unes des autres, la densité augmentera indéfiniment pour atteindre un big-crunch final similaire au big-bang initial. Connaître la géométrie de l'Univers est donc l'une des questions les plus essentielles de la cosmologie.

Dans cette thèse j'étudie le reheating de l'Univers inflationnaire. Cette ère fait le lien entre l'inflation de l'Univers et le modèle du Big- Bang chaud. Pendant celle-ci, l'Inflaton se désintègre en matière qui, via ses propres intéractions, thermalise et donne une description statistique au contenu de l'Univers. Ce travail est réalisé dans le cadre d'une théorie quantique des champs utilisant des méthodes hors équilibre telle que l'action effective 2-Particule-Irreductible permettant de faire face aux difficultés de la théorie quantique des champs hors équilibre traditionelle. J'étudie premièrement le cas où la matière produite peut être décrite par des champs scalaires puis par des degrés de liberté fermioniques, où l'approximation classique n'existe pas. Je développe l'action effective à l'ordre sous dominant d'un développement non perturbatif en inverse du nombre de champs de matière ce qui permet d'explorer des théories où la matière est fortement couplée à elle-même. Dans une deuxième partie j'étudie la décohérencedes fluctuations primordiales de densité. L'inflaton peut être vu comme un condensat quantiquement cohérent et sa désintégration comme une décohérence de celui-ci. Cette décohérence et perte de pureté est fortement liée à la perte d'information qu'un observateur a sur le système si il se restreint au sousespace Gaussien des fonctions de corrélations. Cette étude montre que, même dans le cadre peu habituel où le système n'est pas en intéraction avec un environnement extérieur incohérent et/ou thermique, celui-ci perd sa pureté et sa cohérence initiale au profit d'une production du nombre de degré de liberté ou d'entropie.

Ma these se deroule suivant deux principales lignes de recherche. Les deux arguments traites constituent une relation entre la theorie des cordes et les aspects phenomenologiques/cosmologiques. D'une part, la geometrie noncommutative (NC) est une consequence naturelle de la presence de branes et flux dans la theorie des cordes. La non commutativite deforme certaines proprietes fondamentales des theories ordinaires decrivant par exemple les interactions electro–faibles et fortes ou les modeles statistiques. C'est dans ce sens que la geometrie NC represente une application a la phenomenologie des cordes. D'autre part, les branes sont l'ingredient clé des modeles d'univers branaires. Le modele de Randall–Sundrum (RS) en particulier offre de nouvelles perspectives tant du point de vue de la cosmologie, ouvrant des scenarios d'evolution cosmologique non conventionnelle, que du point de vue de l'holographie. La premiere partie de la these est dediee a la geometrie NC et, en particulier, aux theories de champs NC integrables. Le but principal du travail a ete d'etudier les consequences de la non commutativit´e par rapport a l'integrabilite. Plus precisement, on a voulu verifier ou refuter dans un contexte NC le theoreme qui lie, en deux dimensions, l'integrabilite a la factorisation de la matrice S. Avec integrabilite on parle de l'existence d'un nombre infini de courants locaux conserves, associes aux symetries de la theorie de champs.Le point de depart a donc ete de garantir la presence de tels courants, au moyen du formalisme du bicomplexe. Cette methode permet d'obtenir les equations du mouvement en tant que conditions d'int´ egrabilite d'un systeme d'equations differentielles lineaires. a partir des solutions du meme systeme lineaire suivent les courants conserves. En exploitant le formalisme de Weyl, la procedure est immediatement generalisable a la geometrie NC. Une algebre de fonctions (operateurs de Weyl) definie sur un espace NC est associee a une algebre NC de fonctions ou la multiplication est executee au moyen d'un produit NC de Moyal: le produit. En introduisant le produit au niveau du systeme lineaire et en en deduisant les equations du mouvement NC, on obtient la generalisation NC du bicomplexe. On a infere le premier modele en generalisant le bicomplexe du modeledesine–Gordon(SG)a la geometrie NC. Nous avons deduit (en collaboration avec Grisaru, Penati, Tamassia) l'action correspondante aux equations du mouvement precedemment etablies par Grisaru et Penati. Le calcul des amplitudes de diffusion et production a determine les caracteristiques de la matrice S du modele. Des comportements acausaux ont ete releves pour les processus de diffusion. En outre, les processus de production possedent une amplitudes non nulle: d'ou la non validite du theoreme d'integrabilite vs. factorisation pour cette version NC du modele de SG. D'autres proprietes ont ete mises en evidence, comme la relation avec la theorie des cordes et la bosonisation. Le deuxieme modele de SG NC a ete propose en collaboration avec Lechtenfeld, Penati, Popov, Tamassia. Les equations du mouvement ont ete tirees de la reduction dimensionnelle du modele sigma NC en 2+1 dimensions, qui a son tour est la reduction de la theorie de self–dual Yang–Mills NC en 2+2 dimensions (decrivant les supercordes N =2avecchamps B). L'action a ete calculee de meme que les amplitudes. Les processus de production possedant des amplitudes nulles et ceux de diffusion ne dependant pas du parametre de NC, entraınent ainsi un comportement causal. Le deuxieme modele de SG NC semble donc obeir a l'equivalence entre integrabilite et factorisation de la matrice S. La reduction de la theorie des cordes garde sa validite meme au niveau de l'action contrairement au modele precedent. La deuxieme partie de ma these traite des modeles d'univers branaires, ou plus precisement des modeles de RS. Le modele propose par Randall et Sundrumse situe dans un bulk 5–dimensionnel, caracterise per une symetrie d'orbifold Z2 par rapport `a la position de la brane 4–dimensionnelle. Grace au facteur de warp qui multiplie le sous–espace 4–dimensionnel parallele a la brane, on obtient la localisation des modes du graviton. Par consequent, le potentiel gravitationnel efficace est newtonien aux energies inferieures a la masse de Planck. En introduisant en outre un terme de matiere dans le bulk et en considerant l'echange d'energie entre brane et bulk, une variete de nouvelles cosmologies en derive. Dans la premiere partie de mon travail sur RS nous avons propose un modele analogue situe dans un bulk 7–dimensionnel. La brane 6–dimensionnelle — ayant compactifie deux dimensions — est placee au point fixe de l'orbifold Z2. Afin d'etudier l'evolution cosmologique en nous mettant en relation avec les observations, nous avons introduit l'echange d'energie entre brane et bulk. Les scenarios possibles sont nombreux et dependent de la forme explicite du parametre d'echange d'energie. Entre autres, les points fixes possedent une acceleration positive, pouvant ainsi representer la recente acceleration de l'univers. Il sont egalement stables pour un large ensemble des valeurs des parametres. Finalement, on peut tracer des scenarios qui partent d'une phase initiale acceleree, en passant successivement a une ere de deceleration, pour terminer sur un point fixe stable d'inflation. Les modeles d'univers branaires a la RS possedent un dual holographique via AdS/CFT. La correspondance AdS/CFT etablit qu'une theorie de supergravite(ou,plusg´ en´ eralement, de cordes) dans un champ de fond d'anti de Sitter (AdS) en d + 1 dimensions est duale a une theorie de champs conforme (CFT) en d dimensions. Tenant compte des divergences presentes dans les deux descriptions, cette correspondance a ete rendue plus precise par la formulation de la renormalisation holographique. Si l'espace de AdS est regularise au moyen d'un cutoff infrarouge, la correspondante CFT resulte regularisee par un cutoff ultraviolet et couplee a la gravite d–dimensionnelle. En analogie a l'analyse effectuee en cinq dimensions par Kiritsis, nous avons construit la theorie duale au modele cosmologique de RS en sept dimensions. Pour capturer les dynamiques dictees par l'echange d'energie entre brane et bulk, la theorie holographique en six dimensions a ete generalisee au cas interagissant (entre matiere et CFT) et non conforme. Le resultat sont les relations entre les parametres de masse appartenant aux deux descriptions et entre l'echange d'energie, d'un cote, et le parametre d'interaction, de l'autre. De plus, le parametre de rupture conforme est associe au parametre d'auto–interaction du bulk dans la description de supergravite 7–dimensionnelle. Le travail de recherche inclut donc des resultats pouvant trouver leur application dans la phenomenologie et cosmologie des cordes. D'une part on a enqueter sur l'influence de la noncommutativite liee a l'integrabilite du modele de SG. D'autre part, les consequences cosmologiques de l'emplacement du modele de RS en sept dimensions ont ete etudiees et la correspondance AdS/CFT a ete appliquee afin d'en tirer des informations sur la theorie duale, couplee a la gravite.

Une fraction non négligeable de l'histoire de la formation stellaire a lieu dans des environnements très affectés par la poussière. Il est donc naturel de se demander si on arrive à bien contraindre cette activité de formation d'étoiles. En effet, une part importante de cette activité pourrait être manquée due à la présence de poussière. C'est dans ce contexte que s'inscrit le travail que je vais présenter.Dans la première partie de ma thèse, j'ai eu pour but de déterminer la fraction de galaxies lumineuses formant des étoiles à haut redshift (i.e. 1.5 1mJy) présentent des couleurs 100/24 et 160/24 plus faibles que les autres sources du champ COSMOS et leur luminosité semble donc provenir majoritairement d'un AGN. Les avancées technologiques et l'exploration des longueurs d'ondes en infra-rouge lointain et en submillimétrique, avec notamment Herschel, SCUBA-2, Alma, JWST, permettront de mieux comprendre la connexion AGN/ flambée de formation stellaire au sein des galaxies jusqu'à des hauts redshifts.

-

Cette these s'inscrit dans le cadre de l'experience SuperNova factory, une collaboration franco-americaine associant une vingtaine de chercheurs. Le but de cette experience est d'ameliorer l'utilisation des supernovae de type Ia en cosmologie en affinant notre comprehension de la diversite des SNIa et en augmentant la statistique disponible a bas redshift (entre 0.03 et 0.08).<br /><br />Apres avoir presente ces aspects, j'ai presente plus specifiquement l'experience SNfactory. Cette experience se compose de deux versants : l'un d'eux est la recherche de supernovae avec les donnees de la camera QUEST-II installee sur un telescope du Mont Palomar (Californie) et l'autre est le suivi grace a un instrument dedie nomme SNIFS installe en permanence sur le telescope de l'Universite de Hawaii au sommet du Mauna Kea.<br /><br />Mon travail a porte sur les voies spectroscopiques de SNIFS : une simulation d'un cube de donnees et une methode d'extraction de spectres par minimisation des moindres carres sont presentees ici, ainsi qu'une discussion sur le choix de la PSF a adopter. L'objectif de precision de la calibration en flux de 1 % lors de nuits photometriques peut etre atteint a l'aide d'une telle extraction.<br /><br />J'ai enfin presente une analyse d'un echantillon de dix supernovae, notamment en mesurant la vitesse d'expansion calculee a partir du decalage vers le bleu de 4 raies du spectre a l'aide d'une methode novatrice. Ces mesures montrent que 20 % de l'echantillon presente un comportement notablement different du comportement moyen.

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 période de réionisation est une transition dans l'histoire de l'Univers qui change sont état d'ionisation. Les progrès en calcul intensif permettent maintenant de modéliser l'évolution du phénomène. D'habitude, les analyses se concentrent sur l'évolution de propriétés globales dans les simulations. Différemment, j'ai mis au point une nouvelle technique d'analyse de simulations qui permet d'appréhender le phémomène global de manière locale. Elle s'appuie sur l'extraction d'un arbre de fusion de régions HII pour caractériser le processus de réionisation. La technique a été appliqué dans plusieurs simulations où différents modèles de sources ont été considérés pour étudier leur impact sur la chrono-morphologie du processus. Dans un second temps, l'arbre a permis de caractériser l'histoire de réionisation passée de galaxies de types Voie Lactée. Enfin, la technique a été appliquée dans des simulations du Groupe Local pour quantifier l'histoire de réionisation de MW et M31.

Il y a presque dix ans que l'accélération de l'expansion de l'Univers a été mise en évidence grâce aux observations des supernovae de type Ia et du fonds diffus cosmologique. Cette découverte a changé notre compréhension du contenu énergétique de l'Univers puisque pour expliquer une telle accélération, une composante supplémentaire de matière (effective ou non) est nécessaire et contribue à hauteur de 70%. Cette dernière est appelé "énergie noire". Elle affecte aussi bien les mesures de distance, que la croissance des sur-densités de matières primordiales qui donnent naissance aux structures. Les principales sondes sensibles à ces deux dernières quantités sont les supernovae de type Ia, les amas de galaxies, les lentilles gravitationnelles, et les oscillations acoustiques des baryons (BAO). Afin de contraindre précisément les modèles théoriques (Constante Cosmologique, modification de la théorie de la relativité générale par exemple) qui tentent de déterminer la nature de l'énergie noire, l'observation de chacune de ces quatre sondes est indispensable. Le niveau de précision sur la mesure des paramètres des modèles d'énergie noire requis est tel qu'une nouvelle génération d'instruments va voir le jour dans les années à venir avec notamment le télescope LSST (Large Synoptic Survey Telescope). Le télescope LSST dont le miroir primaire fait 8.4 mètres de diamètre, produira un sondage couvrant la moitié du ciel observable dans 6 bandes photométriques pendant 10 ans. Sa caméra sera la plus grosse caméra jamais construite dans le monde avec un plan focal de 3.2 milliards de pixels. Cette thèse présente à la fois un aspect expérimental et phénoménologique. Le travail présenté porte tout d'abord sur l'élaboration du banc d'étalonnage de la caméra de LSST, et des premières mesures optiques validant le schéma de principe du banc. Nous présenterons ensuite la simulation des BAO dédiée à LSST tentant de prédire à quelle précision les paramètres d'énergie noire pourront être contraint. L'accent est mis sur la production d'un catalogue photométrique de galaxies simulé ainsi que sur une méthode de calcul des redshifts photométriques. La validation de la méthode grâce à des données spectro-photométriques du CFHTLS est également présentée.

Le satellite Planck a été conçu pour mesurer de manière ultime les anisotropies primairesen température du fond diffus cosmologique (CMB), et améliorer les contraintes existantes sursa polarisation. La première partie de cette thèse s'inscrit dans le cadre du traitement des donnéesde l'instrument à haute fréquence de ce satellite. Les propriété statistiques du bruit sonttestée. Des effets systématiques dans l'estimateur du bruit sont ainsi détectés, et certains ontpu être corrigés. La sélection des données à projeter sur les cartes est ensuite présentée, ainsique la validation de la qualité de ces données. Cette sélection est finalement comparée à unesélection pour laquelle les critères sont beaucoup plus sévères, afin de vérifier que l'impactdes données imparfaites résiduelles est négligeable. Nous montrons que les données validéespour une utilisation scientifique répondent bien aux exigences de gaussianité et de stationnarité: des effets instrumentaux ne devraient pas induire de fausses conclusions cosmologiques.La seconde partie porte sur l'interprétation des données ainsi obtenues. Le modèle de concordanceest présenté, ainsi que les résultats rendus publiques par la collaboration Planck en 2013.La troisième partie est dédiée à deux études phénoménologiques concernant l'ionisation del'Univers. Premièrement, l'influence de l'annihilation de matière noire sur le spectre du CMBest étudiée : une méthode pour estimer l'impact de l'incertitude des canaux par lesquels sefont ces dépôts d'énergie est développée. Il ressort que les hypothèses sur la façon exacte dontl'énergie s'injecte dans le plasma ne sont pas cruciales pour retrouver les paramètres associée àl'annihilation. Deuxièmement, l'époque de la Réionisation et son rôle dans le spectre du CMBest présentée, avec l'analyse d'une paramétrisation de la fraction d'ionisation. Nous montronsla fiabilité des différents algorithmes dans le cas où la fraction d'ionisation est constante parmorceaux, c'est-à-dire même en présence de fortes discontinuités.