Ce travail de thèse s'inscrit dans le projet à long terme COSFLOS qui a pour but de comprendre l'évolution des structures de l'univers local. Pour cela nous utilisons la relation de Tully-Fisher qui permet de mesurer des distances indépendamment de la loi de Hubble pour des galaxies spirales dans un rayon de 80 Mpc. Mon travail a consisté à collecter, mesurer et analyser les données nécessaires pour cette relation également appelée Luminosity LineWidth (LLW). Cette relation relie la luminosité intrinsèque d'une galaxie à la vitesse maximale de rotation de son gaz neutre. La meilleure façon d'obtenir cette vitesse est de mesurer la largeur de la raie de l'hydrogène neutre (HI) à 21 cm. J'ai effectué de nouvelles observations ainsi que de nouvelles mesures au sein de ce programme, qui aujourd'hui compte 15411 profils HI dans la base de données EDD. J'ai également amélioré l'interface graphique du logiciel de photométrie ARCHANGEL qui nous permet d'obtenir les magnitudes apparentes afin de calculer les distances. Nous verrons que nous avons porté une grande attention sur le calcul du paramètre d'inclinaison de la galaxie observée. Enfin, parmi tous les échantillons en notre possession, j'ai choisi d'étudier plus en détail l'amas de galaxies d'Antlia qui permettra une calibration de la pente de la LLW. Ce travail a commencé par la sélection des candidates, a continué avec les observations puis les mesures et pour se finir sur la détermination des distances nécessaires à la calibration de la relation de Tully-Fisher

Ce travail de thèse s’inscrit dans le projet à long terme COSFLOS qui a pour but de comprendre l’évolution des structures de l’univers local. Pour cela nous utilisons la relation de Tully-Fisher qui permet de mesurer des distances indépendamment de la loi de Hubble pour des galaxies spirales dans un rayon de 80 Mpc. Mon travail a consisté à collecter, mesurer et analyser les données nécessaires pour cette relation également appelée Luminosity LineWidth (LLW). Cette relation relie la luminosité intrinsèque d’une galaxie à la vitesse maximale de rotation de son gaz neutre. La meilleure façon d’obtenir cette vitesse est de mesurer la largeur de la raie de l’hydrogène neutre (HI) à 21 cm. J’ai effectué de nouvelles observations ainsi que de nouvelles mesures au sein de ce programme, qui aujourd’hui compte 15411 profils HI dans la base de données EDD. J’ai également amélioré l’interface graphique du logiciel de photométrie ARCHANGEL qui nous permet d’obtenir les magnitudes apparentes afin de calculer les distances. Nous verrons que nous avons porté une grande attention sur le calcul du paramètre d’inclinaison de la galaxie observée. Enfin, parmi tous les échantillons en notre possession, j’ai choisi d’étudier plus en détail l’amas de galaxies d’Antlia qui permettra une calibration de la pente de la LLW. Ce travail a commencé par la sélection des candidates, a continué avec les observations puis les mesures et pour se finir sur la détermination des distances nécessaires à la calibration de la relation de Tully-Fisher / This phD thesis is part of the COSFLOS’project. Its goal is to understand the galaxy structure evolution in the local universe. For this purpose, we make use of the Tully-Fisher relation in order to measure the distances for galaxies within 80 Mpc. My research area in the project is to collect, measure and analyze the data needed for the Luminosity LineWidth (LLW). This relation is a direct link between intrinsic luminosity of a spiral galaxy and its maximal gas rotation velocity. The best way to compute this velocity is to measure HI linewidth. Including my new observations and measurements, the current extragalactic database EDD contains 15 411 HI profiles. To obtain the apparent magnitude needed for the distances, I improve the ARCHANGEL software, implementing new displays. We took a great care to a special parameter : the inclination of observed galaxy. Finally, I present the Antlia cluster, one of the cluster I use to calibrate the slope of the LLW. I start with the candidates selection, then with observations to finally obtain the distances for the calibration

Les galaxies de faible masse constituent la population de galaxies la plus nombreuse à tous les âges de l'Univers, et sont légitimement considérées dans un contexte cosmologique comme les "éléments fondamentaux" de la croissance des galaxies. Dans l'Univers local, les galaxies de faible masse se trouvent principalement dans des amas de galaxies où elles se forment à partir de processus complexes de formation in-situ et d'événements d' accrétion. Cependant, les détails de la formation des galaxies de faible masse et de leurs processus d'évolution, ainsi que leurs rôles exacts dans la formation des galaxies plus massives sont encore très peu contraints. Ceci est dû en particulier aux difficultés technologiques associées à leur observation. Après une introduction sur les connaissances actuelles des galaxies de faible masse, je présente l'étude d'un échantillon de huit galaxies compactes dans l'amas de la Vierge. À l'aide de leur cinématique et de propriétés telles que l'âge et la métallicité de leur population stellaire estimées avec les données du spectrographe intégral de champ (IFS) GMOS/Gemini, je démontre que les propriétés des populations stellaires évoluent de manière continue avec la taille des galaxies, leurs masses, ainsi qu'avec leurs environnements, et ceci à la fois pour les galaxies de faible et de grande masse. Cela suggère que l'ensemble des processus physiques qui contrôlent les caractéristiques des galaxies sont similaires quelle que soit la masse des galaxies, mais en revanche, leurs influences individuelles varient doucement suivant la taille et la masse des galaxies. J'estime ensuite les histoires de formation stellaire de ces huit galaxies compactes ainsi que celles d'un échantillon de 20 galaxies de faible masse, et présente une étude de leur dépandence par rapport à l'environnement et la masse des galaxies. Ainsi, grâce à cette étude, je mets en avant à la fois le rôle important de l'environnement mais également celui des galaxies les plus massives dans le contrôle de la formation et de l'évolution des galaxies de faible masse. Mais les processus d'évolution des galaxies sont complexes et les galaxies de l'Univers local sont seulement leurs produits finaux, ce qui ne donne que peu de contraintes sur l' évolution des galaxies au début de l'histoire de l'Univers. Je montre alors à l'aide d'observations de la galaxie NGC3115 obtenues avec l'IFS MUSE/VLT, que les cartes de cinématique et de populations stellaires de galaxies couvrant une grande surface et ayant une grande résolution spatiale sont des éléments clés pour révéler l'histoire d'assemblage de la masse des galaxies, et donc leur formation et leur évolution au cours de toute l'histoire de l'Univers. Pour mieux contraindre la formation des galaxies de faible masse, j'utilise donc les observations profondes de l'instrument MUSE/VLT dans le champ de Hubble (HDFS) pour étudier un échantillon de dix galaxies à des décalages spectraux intermédiaires. J' estime pour la première fois la cinématique stellaire de galaxies situées entre z ~ 0.2 - 0.7 et montre que le degré de rotation et de dispersion de vitesse stellaire est en accord avec les précédentes études portant sur la cinématique de leur gaz. De telles informations, confrontées aux modèles d'évolution de galaxies aideront ainsi à mieux comprendre la croissance en masse des galaxies ainsi que l'origine des galaxies de faible masse de l'Univers local. / Low-mass galaxies form the most numerous galaxy population in the Universe at all cosmic times, and are legitimately considered as the "building-blocks" of galaxy formation in a cosmological context. In the local Universe, low-mass galaxies are preferentially found in galaxy clusters where they form through a complex chain of in-situ formation and accretion events. However, the detailed formation and evolution processes of low-mass galaxies, and their exact roles in the formation of more massive galaxies are still poorly constrained, in particular due to challenging observations. After setting the scene with an introduction on our current understanding of low-mass galaxies, I present the study of a sample of eight compact low-mass galaxies in the Virgo cluster. I derive their stellar kinematics as well as the age and metallicity of their stellar content from GMOS/Gemini Integral Field Spectrograph (IFS) data, and demonstrate that the stellar population properties evolve smoothly with galaxy size, mass and environment over the full range of galaxy mass. This suggests that a similar set of physical processes is at play on both low- and high-mass galaxies, but the relative efficiency of each of these processes in shaping galaxies varies smoothly from the low- to the high-mass ends. I then derive their star formation histories as well as those of a sample of 20 more extended typical low-mass galaxies, and present a study of their dependencies on the environment and the mass of their host galaxy. As a result, I underline through this work that the environment as well as the most massive galaxies play an important role in controlling the formation and evolution of low-mass galaxies. But local galaxies only represent the end products of a complex evolution path, leaving ambiguity about the early evolution of galaxies. However, I then show with the help of IFS observations of the nearby galaxy NGC3115 obtained with MUSE/VLT, that two-dimensional maps of the kinematics and stellar populations of galaxies, with large spatial coverage and high spatial resolution, are keys to unveil their whole mass assembly history, and thus their formation and evolution through all cosmic times. Thus, to better constrain the evolution of low-mass galaxies, I use deep MUSE/VLT observations in the Hubble Deep Field South to study low-mass galaxies at intermediate redshift. I derive for the first time the spatially resolved stellar kinematics of a sample of ten galaxies at a redshift between z ~ 0.2 - 0.7, and show that the stellar rotation amplitude and velocity dispersion are in agreement with previous studies of their gas kinematics. Such information put into the light of current galaxy evolution models will help to better understand the growth of stellar mass in galaxies and the origins of today low-mass galaxies.

L'étude cinématique des galaxies locales et lointaines permet de contraindre les scénarios de formation et d'évolution des galaxies. Pour cela, la spectroscopie à champ intégral permet une étude détaillée de la cinématique des galaxies proches et fournit depuis peu des indices sur la cinématique des galaxies lointaines. Cette thèse s'appuie principalement sur l'utilisation de l'échantillon cinématique de galaxies locales GHASP. Cet échantillon de référence composé de 203 galaxies spirales et irrégulières de l'Univers local dans des environnements peu denses observées par interférométrie de Fabry-Perot autour de la raie Hα (6563 Å) est le plus grand échantillon de données Fabry-Perot à ce jour. Après un passage en revue des principes de l'interférométrie Fabry-Perot et des nouveautés apportées à la réduction des données Fabry-Perot, mon implication dans le développement du 3D-NTT, nouvel instrument utilisant deux Fabry-Perot est exposée de même que ma participation au projet de spectrographe à grand champ pour les ELT, WFSpec, dont l'objectif est l'étude de l'évolution des galaxies. Je présente dans une deuxième partie les données GHASP. Cet échantillon a été entièrement réduit et analysé à l'aide de nouvelles méthodes. L'analyse cinématique de l'échantillon à partir des cartes cinématiques 2D a été initiée en particulier avec l'étude de la distribution des halos de matière sombre, de la forme des courbes de rotation, de l'influence des potentiels barrés et de la dispersion de vitesses du gaz ionisé. Dans une troisième partie, cet échantillon local sert de point de référence pour l'étude de la cinématique des galaxies lointaines. L'échantillon GHASP est projeté à grand décalage spectral (z = 1.7) afin de déterminer les biais observationnels liés au manque de résolution spatiale des données cinématiques de galaxies lointaines obtenues par SINFONI, OSIRIS et GIRAFFE. L'analyse cinématique de nouvelles observations SINFONI y est également présentée, et l'ensemble des données cinématiques 2D de la littérature est mis en regard avec les résultats obtenus sur l'échantillon GHASP, mettant en évidence une évolution du support dynamique des galaxies avec le temps.

L'exploration de l'Univers lointain connait présentement un essor sans précédent, grâce notamment à une instrumentation de pointe en perpétuelle amélioration. Les galaxies primordiales sont devenues accessibles par une signature spectrale très intense : la raie de recombinaison de l'hydrogène Lyα. En procède une pléthore d'applications cosmologiques, qui demeurent cependant très fragiles et en proie à diverses incertitudes. En cause, la complexité du transfert radiatif de Lyα, qui est une raie résonante. La présente thèse a pour principal objectif la calibration et la consolidation des quantités, observations et interprétations astrophysiques basées sur l'émission Lyα, en particulier dans l'univers lointain. L'approche principale consiste à observer les analogues locaux des galaxies a flambée de formation d'étoiles distantes, permettant une étude détaillée de la physique Lyα à haute résolution grâce au télescope spatial Hubble. Une étude numérique présente ensuite la simulation du transfert radiatif de Lyα dans les galaxies locales et à un décalage spectral de 3, et le lien entre différentes populations de galaxies. Enfin, la dernière partie de ce travail présente une estimation empirique d'une quantité physique cruciale pour la calibration des observables Lyα, à savoir la fraction d'échappement fesc(Lyα), ainsi que les caractéristiques physiques des émetteurs Lyα détectés par GALEX.

Les vitesses particulières de galaxies fournissent des informations importantes sur notre mouvement par rapport aux grandes structures observées et peuvent être utilisées afin de contraindre la distribution de matière noire sous-jacente. En ce basant sur cette approche, la technique des réalisations contraintes permet de calculer des simulations numériques qui ressemblent à l'Univers Local observé. Ceci fourni un laboratoire numérique puissant pour étudier la dynamique, la formation et l' évolution des structures bien connues de l'Univers Local. L' étape cruciale est de générer, à partir des données observationnelles, des conditions initiales appropriées. Nous présentons ici des améliorations de la technique des simulations contraintes, accompagnées d'un code numérique nouvellement développé et hautement optimisé, qui peut ingérer les énormes ensemble de données observationnelles. Les galaxies évoluent à partir du collapse gravitationnel des surdensités primordiales de l'univers très jeune; leurs mouvements créent un champ de déplacement à grande échelle. Une source majeure d'erreurs systématiques dans les simulations contraintes est produite si l'on ne tient pas compte de cet effet. Afin de dépasser cette limitation, nous avons développé la méthode de reconstruction par approximation inverse de Zeldovich (RZA). La RZA permet de reconstruire les déplacements et les positions initiales des galaxies observées et de générer une estimation significativement meilleure des conditions initiales de l'Univers Local. Cette méthode est intensivement testée sur des données de simulations. Nous étudions aussi l'influence de la qualité des données et de diverses erreurs observationnelles et/ou systématiques. Nous démontrons qu'avec la technique RZA, la qualité de la reconstruction des champs de densité et de vitesse est drastiquement améliorée. La position des objets dans les simulations contraintes évoluées sont retrouvées plus précisément et sur un plus grand intervalle de masses / Galaxy peculiar velocities provide valuable information about our motion with respect to theobserved large-scale structure and can be used to constrain the underlying dark matter distribution.Based on this approach, the technique of constrained realisations allows us to run numericalsimulations that resemble the observed Local Universe. This provides a powerful numerical laboratoryto study the dynamics, formation and evolution of structure in the Local Universe. Thecrucial step is to generate appropriate initial conditions from the observational data.We present here improvements on the technique of constrained simulations, along with anewly developed highly optimised numerical code that can handle the upcoming large observationaldatasets. Galaxies evolve from the gravitational collapse of primordial overdensities in theearly Universe; their motion leads to a large-scale displacement field. A major source of systematicerrors in constrained simulations arises by not accounting for this effect. To overcome thislimitation, we develop the Reverse Zeldovich Approximation (RZA) reconstruction method. TheRZA allows to reconstruct displacements and initial positions of observed galaxies and generatea significantly better estimate of the initial conditions of the Local Universe. This method isextensively tested on simulation data. We also study the influence of data quality and variousobservational and systematic errors. We show that with the RZA technique, the reconstructionquality of the density and velocity fields improves significantly. The positions of objects in theevolved constrained simulations are recovered more accurately and over a wider range of masses. / Die Pekuliargeschwindigkeiten von Galaxien liefern wertvolle Informationen über ihre Bewegungrelativ zu den beobachteten großräumigen Strukturen und können verwendet werden, um diezugrundeliegende Verteilung der dunklen Materie abzuschätzen. Auf dieser Grundlage könnenmit der Methode der “Constrained Realisations” numerische Simulationen durchgeführt werden,die die Materieverteilung im Lokalen Universum widerspiegeln und somit leistungsfähige numerischeExperimente ermoeglichen, um die Dynamik, Entstehung und Evolution von Strukturenim lokalen Universum zu untersuchen. Eine wichtige Voraussetzung für diese Experimente ist es,korrekte Anfangsbedingungen aus den Beobachtungsdaten abzuleiten.In dieser Arbeit werden Verbesserungen der “Constrained Simulations”-Technik sowie ein fürdiesen Zweck neu entwickelter, hochgradig optimierter numerischer Code vorgestellt, welcheres ermöglicht, die kommenden, sehr umfangreichen Beobachtungsdaten zu verarbeiten. Galaxienentwickeln sich aus dem Gravitationskollaps von primordialen Überdichten im frühen Universum.Deren Bewegung führt zu einer großräumigen Dislokation, deren Vernachlässigung die größtesystematische Fehlerquelle für “Constrained Simulations” darstellt. An dieser Stelle knüpft dieReverse-Zeldovich-Näherung (RZA) an, die hier vorgestellt wird. Mithilfe der RZA können wirdiese Dislokation abschätzen und somit die ursprünglichen Positionen der beobachteten Galaxienrekonstruieren. Dadurch erhält man wesentlich genauere Anfangsbedingungen fuer die Entwicklungdes Lokalen Universums. Diese Methode wird ausführlich an Simulationsdaten getestet.Der Einfluß der Datenqualität und verschiedener Beobachtungs- und systematischer Fehler wirdeingehend untersucht. Die Rekonstruktionsgenauigkeit der Dichte- und Geschwindigkeitsfelderkann durch den Einsatz der RZA signifikant erhöht werden. In unseren Tests stimmen die Positionenvon Objekten in den mit RZA erzeugten “Constrained Simulations” wesentlich besser mitden ursprünglichen überein, als ohne die RZA, und das für einen deutlich größeren Bereich vonMassen

Les mouvements des galaxies dans l'Univers sont causés par le tir à la corde qui a lieu entre l'expansion de l'univers et la gravitation. Cette rivalité a un impact sur la formation et la croissance des grandes structures de l'univers. Par conséquent, l'univers est plus ou moins compact selon le gagnant de ce duel. Dans ce contexte, cette thèse est divisée en trois parties, allant des observations à 21 cm à la mesure du taux de croissance actuel des grandes structures de l'univers et de la compacité de l'univers local.La collaboration Cosmicflows prépare des catalogues de distances de galaxies. Jusqu'à présent, trois catalogues ont été publiés, le dernier étant Cosmicflows-3. Cette thèse présente et analyse les données obtenues à partir d'observations à 21 cm. Ces nouvelles données seront utilisées pour former le prochain catalogue de distances Cosmicflows-4 à l'aide de la relation de Tully-Fisher, afin de corriger le manque de données dans l'hémisphère céleste Nord dans le catalogue actuel.À partir de la distance d'une galaxie, il est possible d'en déduire la partie radial de sa vitesse particulière, correspondant à la composante de sa vitesse totale causée par la gravitation. Les vitesses particulières des galaxies sont des sondes non-baisées de la matière et permettent d'extraire des informations sur les grandes structures de l'univers. Deux méthodologies utilisant les vitesses particulières ont été développées durant cette thèse pour caractériser les grandes structures de l'univers local.D'une part, les catalogues de vitesses particulières peuvent être utilisés pour reconstruire des champs de vitesse tridimensionnels. De tels champs de vitesse permettent de cartographier la structure de l'univers local et sont exploités dans cette thèse, à l'aide des lignes de flux, pour identifier des bassins et vallées gravitationnels dans l'univers local.D'autre part, une méthode basée sur l'analyse des corrélations à deux points des vitesses particulières des galaxies a été développée afin d'exhiber le taux de croissance actuel des grandes structures de l'univers local à partir de données observationnelles. Cette méthodologie est appliquée au catalogue observationnel de vitesses particulières Cosmicflows-3 / Motions of galaxies in the universe are due to the rivalry between the expansion of the universe and gravitation. This tug-of-war impacts the formation and the growth of large scale structures of the universe. Thus, depending on the identity of the winner of this duel, the universe is more or less compact. Within this context, this PhD thesis is divided into three parts, spanning from HI observations to the estimate of the growth of rate of large scale structures of the universe and the compactness of the local universe.The Cosmicflows collaboration assembles catalogues of galaxy distances. Up to now, three catalogues have been published, the last one being Cosmicflows-3. This thesis presents and analyses observational data obtained from HI observations. These new data will be used to construct the new compilation of distances Cosmicflows-4 by the use of the Tully-Fisher relation, in order to correct the lack of data in the Northern celestial hemisphere in the current catalog.From the distance of a galaxy, one can derive the radial part of its peculiar velocity corresponding to the component of its total velocity caused by gravitation. Peculiar velocities allow to probe the matter content of the universe and to extract information on large scale structures of the universe. Two methodologies using peculiar velocities have been developed during this thesis to characterize large scale structures of the local universe.On the one hand, peculiar velocity catalogues can be used to reconstruct tri-dimensional velocity fields. These velocity field allow one to map the structure of the local universe and are used in this thesis to identify gravitational basins and valleys within the local universe by computing streamlines.On the other hand, a method based on the analysis of two-point galaxy peculiar velocity correlations has been developed in order to constrain the growth rate of large scale structures of the local universe from observational data. This method is applied to the Cosmicflows-3 catalogue of observed peculiar velocities

Les galaxies sont des sondes observationnelles pour l'étude des structures de l'Univers. Leur mouvement gravitationnel permet de tracer la densité totale de matière. Par ailleurs, l'étude de la formation des structures et galaxies s'appuie sur les simulations numériques cosmologiques. Cependant, un seul univers observable à partir d'une position donnée, en temps et espace, est disponible pour comparaison avec les simulations. La variance cosmique associée affecte notre capacité à interpréter les résultats. Les simulations contraintes par les données observationnelles constituent une solution optimale au problème. Réaliser de telles simulations requiert les projets Cosmicflows et CLUES. Cosmicflows construits des catalogues de mesures de distances précises afin d'obtenir les déviations de l'expansion. Ces mesures sont principalement obtenues avec la corrélation entre la luminosité des galaxies et la vitesse de rotation de leur gaz. La calibration de cette relation est présentée dans le mi-infrarouge avec les observations du télescope spatial Spitzer. Les estimations de distances résultantes seront intégrées au troisième catalogue de données du projet. En attendant, deux catalogues de mesures atteignant 30 et 150 h−1 Mpc ont été publiés. Les améliorations et applications de la méthode du projet CLUES sur les deux catalogues sont présentées. La technique est basée sur l'algorithme de réalisation contrainte. L'approximation de Zel'dovich permet de calculer le champ de déplacement cosmique. Son inversion repositionne les contraintes tridimensionnelles reconstruites à l'emplacement de leur précurseur dans le champ initial. La taille inégalée, 8000 galaxies jusqu'`a une distance de 150 h−1 Mpc, du second catalogue a mis en évidence l'importance de minimiser les biais observationnels. En réalisant des tests sur des catalogues de similis, issus des simulations cosmologiques, une méthode de minimisation des biais peut être dérivée. Finalement, pour la première fois, des simulations cosmologiques sont contraintes uniquement par des vitesses particulières de galaxies. Le procédé est une réussite car les simulations obtenues ressemblent à l'Univers Local. Les principaux attracteurs et vides sont simulés à des positions approchant de quelques mégaparsecs les positions observationnelles, atteignant ainsi la limite fixée par la théorie linéaire / Galaxies are observational probes to study the Large Scale Structure. Their gravitational motions are tracers of the total matter density and therefore of the Large Scale Structure. Besides, studies of structure formation and galaxy evolution rely on numerical cosmological simulations. Still, only one universe observable from a given position, in time and space, is available for comparisons with simulations. The related cosmic variance affects our ability to interpret the results. Simulations constrained by observational data are a perfect remedy to this problem. Achieving such simulations requires the projects Cosmicflows and CLUES. Cosmicflows builds catalogs of accurate distance measurements to map deviations from the expansion. These measures are mainly obtained with the galaxy luminosity-rotation rate correlation. We present the calibration of that relation in the mid-infrared with observational data from Spitzer Space Telescope. Resulting accurate distance estimates will be included in the third catalog of the project. In the meantime, two catalogs up to 30 and 150 h−1 Mpc have been released. We report improvements and applications of the CLUES’ method on these two catalogs. The technique is based on the constrained realization algorithm. The cosmic displacement field is computed with the Zel’dovich approximation. This latter is then reversed to relocate reconstructed three-dimensional constraints to their precursors’ positions in the initial field. The size of the second catalog (8000 galaxies within 150 h−1 Mpc) highlighted the importance of minimizing the observational biases. By carrying out tests on mock catalogs, built from cosmological simulations, a method to minimize observational bias can be derived. Finally, for the first time, cosmological simulations are constrained solely by peculiar velocities. The process is successful as resulting simulations resemble the Local Universe. The major attractors and voids are simulated at positions approaching observational positions by a few megaparsecs, thus reaching the limit imposed by the linear theory / Die Verteilung der Galaxien liefert wertvolle Erkenntnisse über die großräumigen Strukturen im Universum. Ihre durch Gravitation verursachte Bewegung ist ein direkter Tracer für die Dichteverteilung der gesamten Materie. Die Strukturentstehung und die Entwicklung von Galaxien wird mithilfe von numerischen Simulationen untersucht. Es gibt jedoch nur ein einziges beobachtbares Universum, welches mit der Theorie und den Ergebnissen unterschiedlicher Simulationen verglichen werden muß. Die kosmische Varianz erschwert es, das lokale Universum mit Simulationen zu reproduzieren. Simulationen, deren Anfangsbedingungen durch Beobachtungsdaten eingegrenzt sind (“Constrained Simulations”) stellen eine geeignete Lösung dieses Problems dar. Die Durchführung solcher Simulationen ist das Ziel der Projekte Cosmicflows und CLUES. Im Cosmicflows-Projekt werden genaue Entfernungsmessungen von Galaxien erstellt, welche die Abweichung von der allgemeinen Hubble- Expansion abbilden. Diese Messungen werden hauptsächlich aus der Korrelation zwischen Leuchtkraft und Rotationsgeschwindigkeit von Spiralgalaxien gewonnen. In dieser Arbeit wird die Kalibrierung dieser Beziehung im mittleren Infrarot mithilfe von Daten vom Spitzer Space Telescope vorgestellt. Diese neuen Entfernungsbestimmungen werden im dritten Katalog des Cosmicflows Projekts enthalten sein. Bisher wurden zwei Kataloge veröffentlicht, mit Entfernungen bis zu 30 beziehungsweise 150 h−1 Mpc. In dieser Arbeit wird die CLUESMethode auf diese zwei Kataloge angewendet und Verbesserungen warden vorgestellt und diskutiert. Zunächst wird das kosmische Verschiebungsfeld mithilfe der Zeldovich-Näherung bestimmt. In umgekehrter Richtung kann man damit die aus heutigen Beobachtungsdaten rekonstruierten dreidimensionalen Constraints an ihren Ursprungsort im frühen Universum zurückzuversetzen. Durch den großen Datenumfang des cosmicflows-2 Katalogs (8000 Galaxien bis zu einer Entfernung von 150 h−1 Mpc) ist es besonders wichtig, den Einfluss verschiedener Beobachtungsfehler zu minimieren. Eine für das lokale Universum angepasste Korrekturmethode lässt sich durch die Untersuchung von Mock-Katalogen finden, welche aus kosmologischen Simulationen gewonnen werden. Schließlich stellt diese Arbeit erstmals kosmologische Simulationen vor, die ausschließlich durch Pekuliargeschwindigkeiten eingegrenzt sind. Der Erfolg dieser Methode wird dadurch bestätigt, dass die dadurch erzeugten Simulationen dem beobachteten lokalen Universum sehr ähnlich sind. Die relevanten Attraktoren und Voids liegen in den Simulationen an Positionen, welche bis auf wenige Megaparsec mit den beobachteten Positionen übereinstimmen. Die Simulationen erreichen damit die durch die lineare Theorie gegebene Genauigkeitsgrenze