Cet exposé résume les travaux que j'ai effectués depuis 1985, l'année de mon doctorat. Ces travaux se subdivisent en trois principales branches: 1) La chimie des environnements circumstellaires (étoiles évoluées - enveloppes oxygénées ou carbonées - et étoiles jeunes). 2) La dynamique gravitationnelle appliquée aux a) l'évolution dynamique et cosmologique des groupes des galaxies; b) effets de projection dans les groupes et amas; c) nature des groupes compacts; d) fréquence des fusions de galaxies et ségrégation morphologique dans les groupes et amas; e) formation de galaxies. 3) Les grands projets d'observation et en particulier le programme DENIS de cartographie complète du ciel austral en infra-rouge proche.

Le décalage vers le rouge est la principale mesure par laquelle les astronomes peuvent cartographier l’Univers dans la direction radiale. Afin de tester les hypothèses d’homogénéité et d’isotropie, il est nécessaire de mesurer avec precision le décalage vers le rouge d’un grand nombre de galaxies. De plus, différents modèles cosmologiques ne peuvent être distingués qu’au travers d’une analyse précise des structures à grandes échelles tracées par ces galaxies. Pour obtenir un grand nombre de ces mesures, il est nécessaire de mener d'importantes campagnes d’observations pour établir des relevés couvrant une large portion du ciel. Ces mesures trouvent aussi d’autres applications en astronomie comme par exemple l’analyse du cisaillement gravitationnel, la calibration des mesures photométriques, l’étude des halos de matière noire, de la morphologie des galaxies, des structures à grandes échelles et de la distribution des galaxies.Dans tous les relevés de galaxies, les mesures les plus problématiques sont pour les objets de plus faible luminosité, où le bruit instrumental devient gênant, et qui se trouvent être en général les objets les plus lointains. Pour ces objets, les mesures de décalages vers le rouge peuvent souvent devenir imprécise et, la plupart du temps, elles sont simplement exclues de l’analyse en appliquant des coupures en magnitudes ou en rapport signal à bruit. Cette procédure est une méthode brutale pour séparer les mesures probablement imprécises des mesures fiables.Dans cette thèse, nous développons un algorithme permettant la mesure du décalage vers le rouge des spectres de galaxies dans le regime de faible rapport signal à bruit. La première partie de cette thèse présente les différents concepts relatifs à l’estimation du décalage vers le rouge et au débruitrage de signaux par transformation en ondelettes et filtrage par taux de fausse détection (False Detection Rate, FDR en anglais). La seconde partie détaille comment ces concepts sont mis à contribution dans l’élaboration de l’algorithme Darth Fader (Denoised and Automatic Redshifts THresholded with a False DEtection Rate). Enfin, la dernière partie présente l’application de cet algorithme à des données synthétiques générées à partir du COSMOS Mock Catalogue, mais aussi sur des données réelles tirées du relevé WiggleZ.Nous montrons que Darth Fader fonctionne efficacement à bas rapport signal à bruit étant donné un choix approprié du taux de fausse détection et d’un critère de comptage de traits caractéristiques judicieux. Nous montrons aussi que Darth Fader permet d’éliminer le continuum des spectres à bas rapport signal à bruit, ce qui rend possible l’estimation du décalage vers le rouge par corrélation croisée. Enfin, nous montrons sur des spectres de test issues du relevé WiggleZ que notre algorithme est capable d’analyser une part importante du relevé de façon autonome avec une haute précision, sans nécessiter d'inspection visuelle (alors que les données WiggleZ ont à l’origine été entièrement soumises à l’inspection visuelle). En conclusion, Darth Fader est un algorithme prometteur pour l’analyse des grands relevés de galaxies, en particulier pour exploiter les objets à faible rapport signal à bruit qui sont habituellement simplement ignorés. / Summary: Redshift is the primary measure by which astronomers can map the Universe in the radial direction. In order to test the assumptions of homogeneity and isotropy, accurate redshifts of galaxies are needed, and for a great many of them. Additionally different cosmological models can only be distinguished by careful observations of the large scale structure traced by these galaxies. Large sky surveys are the only mechanism by which redshifts for a large number of galaxies can be obtained. Accurate redshift estimation is additionally required for many other fields of astronomy including but not limited to: weak lensing, studies of dark matter haloes, galaxy morphology studies, chemical evolution studies, photometric calibration, and studies of large scale structure and galaxy clustering.Problems exist in all surveys at the dim limit of observation, which usually corresponds to the higher redshift objects in the survey, where noise becomes problematic. Magnitude or signal-to-noise ratio cuts are often employed in order to eliminate potentially troublesome objects; such a procedure is a blunt tool for separating good redshift candidates from ones likely to be inaccurate.In this thesis we develop an algorithm to tackle redshift estimation of galaxy spectra in the low signal-to-noise regime. The first part of this thesis introduces the concepts of denoising, particularly False Detection Rate denoising, wavelet transforms and redshift estimation algorithms. The second part details how these concepts are united into the Darth Fader (Denoised and Automatic Redshifts THresholded with a FAlse DEtection Rate) algorithm. The final parts of this thesis apply the algorithm both to idealised synthetic data generated from the COSMOS Mock Catalogue, and to a subset of real data from the WiggleZ survey.We show that Darth Fader can operate effectively at low signal-to-noise given an appropriate choice of FDR parameter for denoising, and an appropriate feature-counting criterion. We also show that Darth Fader can remove the continua of spectra effectively at low signal-to-noise for the purposes of redshift estimation by cross-correlation. Additionally we show from tests on spectra from the WiggleZ survey that our algorithm has the ability to process a substantial subset of that data without the need for visual inspection (to which the entire WiggleZ spectral survey has been subjected), and to a high degree of accuracy. We conclude that the Darth Fader algorithm has potential to be used in large-sky survey pipelines, particularly where signal-to-noise is expected to be poor.

Cette thèse s’intéresse aux combinaisons d’observables cosmologiques provenant des mesures du fond diffus cosmologique et des relevés de galaxies, et est basée sur l’exploitation des données du satellite Planck et du Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) du Sloan Digital Sky Survey. On explore l’utilisation de corrélations croisées entre les jeux de données afin de mettre en évidence de nouveaux effets et d’améliorer les contraintes statistiques sur les paramètres cosmologiques. Dans un premier temps, on mesure pour la première fois une corrélation entre le lentillage gravitationnel du fond diffus cosmologique et le spectre de puissance des fluctuations de la forêt Lyman-α des quasars. Cet effet, d’origine purement non-linéaire, est interprété comme la réponse du spectre de puissance à des grandes échelles. Il montre comment les fluctuations dans la densité en hydrogène neutre dans le milieu intergalactique sont influencées par des fluctuations à grande échelle dans la densité de matière noire. Le signal mesuré est compatible avec l’approche théorique et des simulations menées par d’autres groupes. Dans un deuxième temps, on développe un formalisme permettant une analyse conjointe de la densité de galaxies et de quasars de BOSS avec le lentillage gravitationnel du fond diffus cosmologique. La prise en compte des corrélations croisées entre ces sondes permet de diminuer les barres d’erreurs de certains paramètres cosmologiques de 20%, ce qui équivaut à augmenter la surface couverte par les relevés de presque 50%. Cette analyse est complétée par la mesure des anisotropies de température du fond diffus cosmologique afin de contraindre tous les paramètres du modèle standard ΛCDM, ainsi que les biais des galaxies. Puis on étend le modèle afin d’explorer les contraintes sur l’équation d’état de l’énergie noire et la somme des masses des neutrinos / This thesis addresses the combinations of cosmological probes from the measurements of the cosmic microwave background (CMB) and galaxy redshift surveys, and exploits data from the Planck satellite and the Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) of the Sloan Digital Sky Survey. It explores how cross-correlations between different data sets can be used to detect new signals and improve contraints on cosmological parameters. First, we measure, for the first time, the cross-correlation between gravitational lensing of the CMB and the power spectrum of the Lyman-α forest in the spectra of quasars. This effect, which emerges from purely non-linear evolution, is interpreted as the response of the power spectrum to large-scale modes. It shows how fluctuations in the density of neutral hydrogen in the intergalactic medium are affected by large-scale fluctuations in the density of dark matter. The measured signal is compatible with the theoretical approach and simulations run by another group. In a second time, we develop a formalism enabling the joint analysis of the galaxy/quasar density contrast and CMB lensing. Taking cross-correlations between these probes into account reduces error bars on some cosmological parameters by up to 20%, equivalent to an increase in the size of the survey of about 50%. This analysis is completed by CMB temperature anisotropies information in order to constrain all the parameters of the ΛCDM standard model and galaxy biases at once. Finally, it is extended to obtain contraints on the dark energy equation of state as well as the sum of the masses of neutrinos