La question de l'inné ou de l'acquis des propriétés dynamiques des disques de galaxies reste encore largement ouverte. Si l'environnement joue une part importante dans l'établissement de ces caractéristiques (spirales, gauchissement, disques épais), son influence est modulée par la propension intrinsèque que possède un objet à réagir ou non à ces perturbations. Cette problématique ne peut être abordée quantitativement qu'en termes de populations d'objets, afin de s'affranchir des spécificités liées à un cas de figure donné. D'autre part, les grands relevés permettent déjà une étude statistique des propriétés morphologiques des galaxies. La compréhension théorique des propriétés de ces populations d'objets doit atteindre le même degré de précision et de représentativité que les observations. À cette fin, cette thèse propose d'aborder de façon statistique la dynamique des systèmes galactiques, en reliant les distributions des propriétés de ces objets aux caractéristiques statistiques des interactions qu'elles subissent. Les travaux exposés se concentrent sur la composante ”halo de matière noire” des systèmes galactiques, qui agit comme un transmetteur entre environnement cosmologique et galaxies.<br />Cet objectif nécessite à la fois une description correcte des processus dynamiques internes et une bonne connaissance des propriétés des environnements dans lesquels baignent les halos. Afin de répondre à cette double exigence, le cadre propose ici repose sur une approche hybride où les processus internes sont abordés via les outils analytiques de la dynamique galactique, tandis que les caractéristiques des interactions sont extraites de simulations à grande échelle. Les échanges (accrétion et champ de marée) entre les halos et le milieu extérieur sont décrits en termes de flux de matière au travers de la sphère de viriel et de potentiel projetés. La description des interactions se ramène à la caractérisation statistique d'une condition limite. Cette vision “halocentrique” permet en outre de conserver l'information angulaire et cinématique nécessaire au calcul de la réponse dynamique des halos.<br />La dynamique est abordée dans le régime des faibles interactions via une description perturbative non linéaire de la réponse d'un système non collisionnel ouvert. Compte tenus des temps dynamiques courts opérant au sein des halos, l'influence des faibles perturbations se manifeste via des processus résonnants, correctement décrits par un formalisme en angle-actions. Cette théorie doit permettre de décrire des phénomènes tels que la friction dynamique ou l'effeuillage par effet de marée. A partir d'une extension de la “méthode matricielle” décrivant la dynamique dans l'espace des angles-actions, il est démontré comment cette technique analytique exprime directement les caractéristiques statistiques de la réponse des halos en fonction des propriétés de leur environnement. Cette “propagation statistique” ne fait pas appel aux réalisations individuelles de systèmes en interaction, mais nécessite une connaissance complète des propriétés de l'accrétion et du champ de marée, ainsi que leurs interdépendances statistiques. L'évolution séculaire du halo dans le régime des interactions récurrentes est également décrite dans un formalisme quasi-linéaire. L'évolution de la fonction de distribution du halo y est décrite comme une diffusion au long cours des orbites du système, induite par la présence de perturbations externes.<br />Les propriétés de l'accrétion et du champ de marée sont extraites d'un ensemble de simulations cosmologiques permettant de réduire les effets de variance cosmique. Cette mesure permet une description quantitative des interactions et représentative de la diversité des cas de figure. Ces études sur simulations sont limitées au régime de faibles interactions pour des redshifts inférieurs à 1. La distribution du flux de masse au rayon de viriel a permis de contraindre quantitativement le degré d'anisotropie de l'accrétion de matière par les halos. Cette mesure en termes de flux est complétée par une étude détaillée de la distribution des satellites qui confirme un excès d'accrétion équatoriale de l'ordre de 15 pour cents et qui est interprétée en termes de flux filamentaire. Les propriétés de l'accrétion et du potentiel sont abordées de façon plus exhaustive via une description adaptée à la propagation statistique. Les propriétés cinématiques de la matière passant au travers du rayon de viriel mettent en évidence le caractère distinct de la matière nouvellement accrétée de celle ayant déjà interagit avec le halo. Cette différence se manifeste dans la trajectoire des flux de masse impliqués ou dans leurs vitesses caractéristiques. Les mesures de corrélations angulo-temporelles du potentiel au rayon de viriel indiquent un champ de marée stationnaire et hautement quadripolaire, traitant la distribution de matière dans les régions périphériques du halo. Les mêmes corrélations sont mesurées pour le flux de masse, montrant en particulier l'invariance au cours du temps du spectre de puissance de la matière noire au rayon de viriel. Une courte étude sur la distribution des métaux liés aux sous-structures illustre comment les études observationnelles peuvent fournir des contraintes statistiques sur la distribution de matière au sein des halos.<br />De façon générale, l'établissement d'un lien entre propriétés statistiques de l'environnement et distribution des réponses dynamiques des halos permet d'envisager un large champ d'applications. D'une part, la connaissance des flux doit permettre de prédire les propriétés statistiques de la répartition de la matière noire au sein des halos. À l'inverse, les traceurs observationnels de la distribution de matière (émission X, effet SZ, lentilles gravitationnelles, systèmes absorbants) fournissent des contraintes sur les propriétés réelles des flux, ainsi que sur les modèles sous-jacents de halos (profil de masse par exemple) et sur les biais associés aux traceurs utilisés (rapports M/L par exemple). Enfin, une validation à terme de la propagation statistique permet d'entrevoir la mise en place de l'inversion dynamique qui permet de remonter à l'histoire d'interaction d'un halo à partir de son état actuel.

Une des frontières actuelles de la cosmologie observationnelle est celle de la réionisation, époque au cours de laquelle la formation des premières étoiles et galaxies a marqué la fin des « Âges Sombres » et la réionisation du milieu intergalactique. La nature et l'époque de formation de ces sources sont encore mal déterminées, et constituent les éléments clé pour un grand nombre de futurs projets instrumentaux (JWST, EMIR/GTC, KMOS/VLT, ...) dont les développements font l'objet d'études de faisabilité poussées.<br /><br />Ce travail de thèse regroupe différents programmes visant à contraindre les propriétés physiques des objets astrophysiques parmi les plus distants connus. Les contraintes sur la détection et l'étude de telles sources à l'aide des instruments actuels ont amené à l'utilisation des amas de galaxies comme lentilles gravitationnelles, pour bénéficier de l'effet d'amplification.<br /><br />Une première partie introduit les différentes notions associées à ce sujet de thèse : le contexte cosmologique, les propriétés de l'Univers distant et les lentilles gravitationnelles. Sont ensuite présentés les trois principaux projets observationnels sur lesquels se fonde ce travail : <br /><br />· Une recherche d'émetteurs Lyman-alpha par de la spectroscopie systématique au sein des régions les plus amplifiées d'un ensemble d'amas de galaxies. L'échantillon de sources obtenu permet de contraindre la fonction de luminosité Lyman-alpha à des luminosités bien plus faibles que d'autres projets du même type.<br />· Une étude détaillée d'une galaxie très distante observée par les télescopes spatiaux HST et Spitzer. Les propriétés photométriques de cette source suggèrent la présence d'une population stellaire relativement évoluée à cette époque. <br />· Un projet de recherche photométrique dans le proche-infrarouge d'objets très distants, effectué à l'aide du VLT. L'accent est porté sur les détails de l'analyse photométrique et les résultat spectroscopiques obtenus pour plusieurs candidats. L'échantillon étudié dans son ensemble permet de donner des contraintes sur la fonction de luminosité dans l'ultraviolet et le taux de formation stellaire à cette époque.<br /><br />L'ensemble de ces résultats apporte des éléments complémentaires pour une description plus générale de l'époque de la réionisation, que l'on peut confronter aux prédictions des modèles théoriques.<br />Enfin, une dernière partie présente les perspectives de ce travail de thèse et les futurs projets instrumentaux attendus dans ce domaine de recherche.

Ce travail de thèse repose sur l'analyse de trios projets observationnels destines à la détection et l'étude de sources astrophysiques extrêmement distantes. Les champs considérés ont été centrés sur des amas de galaxies utilisés comme télescopes gravitationnels, permettant ainsi de bénéficier de l'effet d'amplification. Après avoir introduit le contexte cosmologique de cette thèse et l'effet de lentille gravitationnelle, je présente tout d'abord une recherche d'émetteurs Lyman-a par de la spectroscopie des régions les plus amplifiées d'un ensemble d'amas. Je décris ensuite l'étude du cas particulier d'une galaxie à z~7 observée par HST et Spitzer, pour laquelle nous avons dérivé des contraintes sur les propriétés physiques. Enfin, je donne les résultats d'un projet de recherche effectué à l'aide du télescope VLT. Il est possible d'obtenir des contraintes sur la fonction de luminosité UV et le taux de formation stellaire à très grand z.

Ce mémoire présente divers aspects de la physique des dimensions supplémentaires et leurs liens avec la supersymétrie. L'accent a été mis sur la brisure de supersymétrie dans les modèles de branes et le rôle que les configurations non-BPS jouent dans ce contexte. Après un rappel sur les constructions de branes issues de la théorie des cordes, une courte introduction à la théorie de Horava-Witten est donnée sous l'angle des membranes ouvertes. Une présentation des branes non-BPS en supergravité à dix dimensions est ensuite effectuée. Dans ces deux cas les dimensions supplémentaires ne sont pas compactifiées. La seconde partie de ce mémoire traite des modèles à cinq dimensions. Une étude des branes non-BPS dans le modèle de Randall-Sundrum met en exergue deux types de configurations non-supersymétriques, les branes non-parallèles et le cas où la chiralité des fermions est différentes sur les bords de l'espace-temps. Dans le cadre de la théorie de Horava-Witten à cinq dimensions on considère le cas où l'une des branes est de tension violant la borne BPS, conduisant à des configurations non-statiques. Enfin on consacre une partie à la supersymétrie singulière où des champs scalaires vivent entre les branes. Là aussi nous présentons des configurations non-BPS qui sont dépendantes du temps. Ceci nous conduit à une brève étude de la cosmologie branaire avec champs scalaires.

Les sursauts gamma sont des flashes très brefs et intenses de photons de haute énergie se produisant à des positions et à des temps aléatoires, avec une fréquence de deux par jour. Durant leur temps de vie, qui est en moyenne de quelques secondes, ils deviennent plus brillants que l'ensemble des sources de la voûte céleste. Leurs localisations rapides et précises ont permis la découverte de leurs contreparties dans les autres longueurs d'onde, les afterglows. Dans le domaine optique, les afterglows ont la particularité de décroître rapidement en luminosité, ce qui ne les rend visibles que peu de temps après le sursaut (quelques heures à quelques jours). Les mesures de leur décalage vers le rouge ont apporté la preuve que les sursauts gamma sont des évènements se produisant à des distances cosmologiques. Les observations d'afterglows ont aussi montré la présence de galaxies hôtes aux sursauts, et l'émergence de supernovae dans les courbes de lumière d'afterglows.<br /><br />Les modèles théoriques de sursauts gamma prédisent la présence d'une focalisation de l'émission gamma. L'observation de cassures dans un grand nombre de courbes de lumière d'afterglows optiques, conséquence attendue de cette focalisation, a permis de confirmer cette hypothèse. L'afterglow émettant dans un cône qui s'élargit avec le temps, il en découle l'existence d'afterglows qui ne sont pas associés à un sursaut gamma visible. Ceux-ci sont appelés afterglows orphelins. La recherche d'afterglows orphelins est un enjeu crucial pour la compréhension des sursauts gamma. Leur détection permettra en effet l'étude des sursauts proches et des sursauts sans émission gamma, et constituera un excellent moyen pour tester l'hypothèse de focalisation de l'émission gamma. Les quelques recherches d'afterglows optiques qui ont été effectuées jusqu'alors se sont toutes révélées infructueuses, puisque aucun afterglow n'a été identifié.<br /><br />Dans cette étude, je présente une nouvelle recherche d'afterglows optiques. Elle s'effectue dans les images d'une stratégie d'observation ayant lieu au Télescope Canada-France-Hawaii, nommée le Very Wide Survey. Elle prévoit de couvrir 1200 degrés carrés du ciel jusqu'à la magnitude r' = 22,5. Chaque champ est observé plusieurs fois, avec des intervalles de temps de l'ordre de l'heure et de la journée. Afin de traiter les images du Very Wide Survey, j'ai développé et mis en place un système d'analyse en temps réel, nommé "Optically Selected GRB Afterglows". Ce système, entièrement automatisé, crée dans un premier temps des catalogues d'objets à partir des images, puis dans un second temps compare entre eux les catalogues d'un même champ acquis à des instants différents, afin d'extraire les objets variables en luminosité, et ceux qui sont apparus ou ont disparu. Ces objets sont ensuite affichés sur une page Web où ils peuvent être validés comme candidat afterglow par un membre de la collaboration.<br /><br />Les statistiques effectuées sur les catalogues et sur les comparaisons montrent que ce système de recherche est très performant. Plus de 99,5% des images sont traitées sans encombre et rapidement, nous permettant d'envoyer des alertes à la communauté des sursauts en moins de<br />24 heures. Les objets détectés variables représentent moins de 0,01% des objets. Environ 10% d'entre eux sont de véritables objets variables qu'il nous faut séparer manuellement des fausses détections. Durant ma thèse, j'ai également développé un programme de simulation d'afterglows qui permet d'évaluer l'efficacité d'une stratégie d'observation et de calculer un nombre d'afterglows attendus suivant un modèle de sursaut donné. Les résultats des simulations montrent que notre recherche d'afterglows est de loin la plus performante ayant jamais été effectuée. Dans l'intégralité des images du Very Wide Survey, nous attendons entre 4 et 5 détections d'afterglows. Pour l'instant, notre recherche en temps réel n'a pas abouti à l'identification d'un afterglow optique avec certitude. Nous sommes néanmoins capables de proposer des contraintes sur le rapport du nombre d'afterglows sur le nombre de sursauts. La valeur supérieure limite que nous obtenons est de 12,6 afterglows par sursaut gamma, jusqu'à la magnitude 22,5 et avec 90% de confiance.

Dissertation--Philosophische Fakultät--Tübingen--Eberhard-Karls-Universität, 2003. / Bibliogr. p. 333-356.

Texte remanié de: Th. doct.--Littérature et civilisation grecques--Paris--EHESS, 1999. Titre de soutenance : Cosmology, theology, and exegesis in the Derveni papyrus = Cosmologie, théologie et exégèse dans le papyrus de Derveni. / Contient le texte grec avec sa trad. anglaise en regard, commentaire en anglais. Bibliogr. p. 381-395. Index.

Thèse de doctorat : Ethnologie : Paris 10 : 2007. / Thèse consultable uniquement dans l'enceinte de l'université Paris Ouest Nanterre La défense. Titre provenant de l'écran-titre.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Physique des particules : Lyon 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. en fin de chapitres.

Texte remanié de: Diss.--religion--Princeton, 1988. / Bibliogr. p. 141-146. Index.