L'étude présentée dans ce travail de thèse aborde deux aspects du problème de Cauchy caractéristique en relativité générale. D'une part, une formule intégrale pour le problème de Cauchy caractéristique pour l'équation de Dirac est établie, généralisant les travaux de Penrose en espace-temps courbe. Ayant adapté le cadre fonctionnel pour obtenir une théorie des distributions adaptée à la structure algébriques des spineurs, le formalisme Geroch-Held-Penrose est utilisé pour décrire de la manière la plus précise possible la formule intégrale. La formule de Penrose en spin arbitraire sur l'espace-temps de Minkowski est retrouvée. D'autre part, une théorie de scattering conforme pour une équation des ondes non linéaire conformément invariante sur un espace asymptotiquement simple est construite. En effectuant un rééchelonnement conforme, l'espace-temps est complété en lui ajoutant une frontière constituée de deux hypersurfaces caractéristiques représentant respectivement les extrémités passées et futures des géodésiques de type lumière. Le comportement asymptotique des champs s'obtient alors en considérant les traces des solutions de l'équation conforme sur ces bords. L'inversibilité des opérateurs de trace s'obtient alors en résolvant un problème de Cauchy caractéristique sur ce bord et l'opérateur de scattering conforme par composition de ces opérateurs de trace.

Plusieurs observations récentes semblent montrer l'existence d'effets relativistes dans l'émission des trous noirs (raie de fluorescence du Fer large, variabilité). Je présente des outils numériques pour calculer les effets relativistes (le décalage gravitationnel, la courbure de l'espace-temps) de manière cohérente dans les processus de rayonnement X et gamma autour des trous noirs. Ces codes basés sur des méthodes Monte-Carlo permettent de prendre en compte la dépendance angulaire de l'émission de la source. Les méthodes d'optimisation des codes sont aussi présentées car les temps de calcul peuvent devenir considérablement élevés. Ces outils sont appliqués pour étudier le comportement des photons et des leptons en métrique de Kerr, l'influence de la position de la source par rapport au trou noir et de l'angle d'émission, ainsi que les effets observables sur l'émission d'un disque localisé dans le plan équatorial. Le modèle axisymétrique utilisé comprend une source X en forme d'anneau située au dessus d'un disque d'accrétion autour d'un trou noir en rotation. Les spectres observés sont la superposition de la composante primaire, observée directement de la source, et de la composante réfléchie par le disque. La forme, la normalisation et la dépendance angulaire des deux composantes sont étudiées en faisant varier le rayon de l'anneau et la distance entre la source et le disque. Les effets de la relativité générale sont mis en évidence par comparaison avec les résultats obtenus en métrique Newtonienne et en relativité restreinte. Les réflexions multiples sont prises en compte, pour les photons réfléchis qui retournent vers le disque d'accrétion en raison de la courbure de l'espace, et leur influence quantifiée. Finalement, afin de confronter nos calculs aux observations, nous avons regardé la relation prédite par notre modèle, entre la composante directe et la composante réfléchie, quand la position de la source varie. Les résultats obtenus reproduisent bien les données reportées pour la source NGC4051, et donnent alors des informations sur la variation de la position de la source. J'ai donc démontré que les effets relativistes sont très importants dans la région proche du trou noir et ne peuvent être négligés dans les spectres d'émission à haute énergie. Je montre également comment les outils numériques correspondants (incluant des méthodes d'optimisation) peuvent être incorporés dans les codes de transfert de rayonnement

We obtain the general solution of the Einstein-(anti) Maxwell-(anti) Dilaton (EMD) theory for a static, spherically symmetric spacetime in four dimensions. In the phantom (anti) cases, we obtain new solutions with non-degenerate horizon and make the analysis of their causal structures. The causal structures of some solutions are exotics, some of them can not be described in two-dimensional usual Penrose diagrams. We obtain also, using the method of Sigma model, new stationary solutions with axial symmetry, for Einstein-anti-Maxwell-Dilaton (EM¯\bar{M}D) and Einstein-anti-Maxwell-Dilaton-Axion (EM¯\bar{M}DA) theory. We analyse the causal structure of these new solutions.

Boucle gravité quantique (LQG) est une tentative pour résoudre le problème de la gravité quantique. Boucle cosmologie quantique (LQC) est une tentative d'appliquer LQG à la cosmologie précoce. Le but de LQC est de se connecter LQG avec des observations. Il est très difficile d'observer les effets de la gravité quantique parce que la densité d'énergie énorme est très probablement nécessaire. Ceci est exactement pourquoi l'Univers est choisi comme une étape pour rechercher des phénomènes de gravité quantique.Le résultat central de LQC est que la grande singularité bang est remplacé par un gros rebond. Toutefois, ce ne sont pas quelque chose qui est possible d'observer aujourd'hui. Pour cette raison, nous avons étudié la façon dont les perturbations cosmiques sont affectées par LQC. Nous avons utilisé l'approche dite d'algèbre déformée, et nous avons calculé les spectres obtenus pour les deux perturbations scalaires et tenseurs. Les spectres que nous avons trouvé ne sont pas compatibles avec l'observation. Cependant cela ne peut abeille considérée comme très forte preuve contre LQG car il y a trop d'hypothèses sur le chemin. Plutôt cela est le résultat de cette interprétation spécifique de LQC.Nous avons également étudié la dynamique de fond (la partie homogène des équations) de LQC. Depuis lent-roll inflation est essentielle pour expliquer de nombreuses caractéristiques de l'univers, y compris le CMB, nous voulons savoir si lent-roll inflation est compatible avec LQC. Nous avons constaté que, en effet, il est. Si un champ d'inflation potentiel carré est ajouté à la théorie, le rebond va lever l'énergie potentielle suffisante pour fournir environ 145 e-plis de lent-roll inflation. Toutefois, lorsque anisotropies sont pris en compte, le montant de l'inflation diminue, et peut même disparaître complètement s'il y a trop de cisaillement au moment du rebond.Nous avons dérivé l'équation Friedman modifié pour anisotrope LQC. Cela nous a permis d'étudier anisotrope LQC pas seulement numériquement, mais aussi analytiquement, qui nous a donné une compréhension beaucoup plus complète de la situation que ce qui était connu auparavant.Enfin, nous avons étudié certains aspects géométriques de l'espace de Sitter, qui a donné lieu à deux considérations très différentes. Tout d'abord nous avons constaté que nous pouvons, pour une théorie générale de la cosmologie modifiée et sous certaines hypothèses assez conservatrices, tirer la dynamique d'un univers spatialement incurvée, étant donné la dynamique d'un un espace plat. Cela est pertinent dans les théories telles que LQC, où il est plus facile de trouver la solution plate que celle incurvée. Deuxièmement, nous proposons un mécanisme possible pour l'origine et la renaissance de l'Univers. / Loop quantum gravity (LQG) is an attempt to solve the problem of quantum gravity. Loop quantum cosmology (LQC) is an attempt to apply LQG to early cosmology. The purpose of LQC is to connect LQG with observations. It is very hard to observe any quantum gravity effects because enormous energy density is most likely required. This is exactly why the early Universe is chosen as a stage to search for quantum gravity phenomena.The central result of LQC is that the big bang singularity is replaced by a big bounce. However this is not something that is possible to observe today. For this reason, we have investigated how cosmic perturbations are affected by LQC. We have used the so called deformed algebra approach, and have calculated the resulting spectrums for both scalar and tensor perturbations.The spectrums that we have found are not compatible with observation. However this can not bee taken as very strong evidence against LQG since there are too many assumptions on the way. Rather this is a result for this specific interpretation of LQC.We have also studied the background dynamics (the homogenous part of the equations) of LQC. Since slow-roll inflation is essential in explaining many features of the universe, including the CMB, we want to know if slow-roll inflation is compatible with LQC. We have found that, indeed, it is. If a square potential inflation field is added to the theory, the bounce will lift the potential energy enough to provide around 145 e-folds of slow-roll inflation. However, when anisotropies are taken into account, the amount of inflation decreases, and can even disappear completely if there is too much shear at the time of the bounce.We have derived the modified Friedman equation for anisotropic LQC. This has allowed us to study anisotropic LQC not just numerically, but also analytically, which has given us a much more comprehensive understanding of the situation than what was known before.Finally, we have studied some geometric aspects of de Sitter space, which has resulted in two very different considerations. Firstly we found that we can, for a general theory of modified cosmology and under some quite conservative assumptions, derive the dynamics for a spatially curved universe, given the dynamics of a spatially flat one. This is relevant in theories such as LQC, where it is easier to find the flat solution than the curved one. Secondly, we propose a possible mechanism for the origin and rebirth of the Universe.

La mécanique statistique des systèmes auto-gravitants constitue un des plus fascinants et mystérieux champs de recherche. À cause de la nature à longue-portée de la force gravitationnelle, la notion usuelle d'équilibre statistique est modifiée, faisant de cette étude un problème hors-équilibre. Par conséquent, ces systèmes exhibent certaines propriétés particulières comme, par exemple, l'existence de transitions de phase associées à un effondrement gravitationnel. Le travail présenté dans cette thèse a comme but une description détaillée des transitions de phase dans un cadre général relativiste en considérant, en particulier, le cas des fermions auto-gravitants. La thèse est conceptuellement divisée en trois parties, selon le niveau de dégénérescence du système. D'abord, nous focalisons notre attention sur le cas des fermions dégénérés (T = 0), en étudiant en détail l'équilibre gravitationnel. Ensuite, en considérant la limite de haute température (T >> 1), nous montrons l'existence de deux types d'effondrement gravitationnel dans les séries d'équilibre. Enfin, nous explorons le cas général, en illustrant la présence des transitions de phase gravitationnelles, soit dans l'ensemble micro-canonique soit dans l'ensemble canonique. / The statistical mechanics of self-gravitating systems constitutes one of the most fascinating and puzzling fields of research. Due to the long-range nature of the gravitational force, the usual notion of statistical equilibrium is modified, making of this study an out-of-equilibrium problem. As a consequence, these systems exhibit some peculiar features such as the occurrence of phase transitions associated with a gravitational collapse. The work presented in this thesis aims at providing a detailed description of the phase transitions in a general relativistic framework by considering, in particular, the case of self-gravitating fermions. The thesis is conceptually divided in three parts, according to the degeneracy level of the system. We firstly focus our attention on the case of degenerate fermions (T = 0), by studying in detail the gravitational equilibrium. Successively, considering the high temperature limit (T >> 1), we show the existence of two kinds of gravitational collapse in the series of equilibria. Finally, we explore the general case, by illustrating the occurrence of the gravitational phase transitions, in both microcanonical and canonical ensembles.

110f. / Submitted by Suelen Reis (suziy.ellen@gmail.com) on 2013-04-16T16:14:29Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Geovana Monteiroseg.pdf: 633865 bytes, checksum: e8766c2bc4ba4db635077d937494224a (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Portela(anapoli@ufba.br) on 2013-05-17T18:29:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao Geovana Monteiroseg.pdf: 633865 bytes, checksum: e8766c2bc4ba4db635077d937494224a (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-17T18:29:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Geovana Monteiroseg.pdf: 633865 bytes, checksum: e8766c2bc4ba4db635077d937494224a (MD5) Previous issue date: 2008 / Investigar a natureza do tempo real é, de acordo com Henri Bergson, perscrutar um objeto fugidio, uma vez que, ao tentarmos apreendê-lo, já se escoou em seu fluxo contínuo. Caberia à consciência compreendê-lo na passagem que lhe é própria. Doravante, uma dificuldade se mostra ao filósofo: tempo e espaço, sendo qualitativamente distintos, aparecem, quer para a filosofia, quer para a ciência, como faces de uma mesma moeda. O pensamento bergsoniano percebe, então, na espacialização do tempo a fonte de todos os falsos problemas filosóficos. Seu esforço será marcado por uma crítica às tradicionais concepções do tempo, bem como à expressão mais radical de sua espacialização, a teoria da relatividade. Em linhas gerais, nossa investigação se debruçou sobre a dicotomia intuição/inteligência, tendo como reflexo imediato a contraposição entre filosofia e ciência, tema diretamente ligado à incompreensão da natureza do tempo real, de acordo com Bergson. Acreditamos que, ao se investigar o tempo nessa filosofia, seja imprescindível evidenciar a intuição como o método adequado à apreensão da duração em vias de realizar-se, uma vez que a inteligência, faculdade humana diretamente ligada à matéria, é incapaz de atingir o âmago da realidade. Com efeito, neste trabalho investigamos a natureza do tempo vivido em oposição aos tempos medidos da física einsteiniana, conforme visto em Duração e simultaneidade (1922). Nesta obra, Bergson almeja mostrar que o tempo imediatamente percebido não equivaleria ao das fórmulas e equações da física, que esse tempo mensurável não passaria de espaço, e que essa compreensão, adequada às questões físicas, não refletiria o tempo enquanto duração pura. Para tanto, foi fundamental a apresentação de algumas noções bergsonianas relativas à compreensão do tempo livre de determinações espaciais ― noções tais como as de simultaneidade, movimento e multiplicidade qualitativa. Sem a pretensão de realizar um estudo científico sobre a teoria da relatividade, procuramos compreender, através da exegese de Duração e simultaneidade, a interpretação filosófica levada a termo por Bergson acerca de tal teoria. Nosso objetivo é então, ao contrário das críticas equivocadas ao ensaio de 1922, mostrar que Bergson não pretende invalidar a teoria einsteiniana, não incorre em erros de ordem matemática quanto à relatividade restrita. Dessa forma, acreditamos poder sugerir que essa obra, Duração e simultaneidade, não deveria estar relegada a um papel secundário na compreensão do percurso filosófico bergsoniano. / Salvador

Doctorat en philosophie et lettres / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La réflexion aborde d’abord les problématiques philosophiques, anthropologiques et linguistiques qui ont pris en charge la relativité linguistique, et qui ont été conduites aux interrogations sur la catégorisation. Cette première approche envisage deux perspectives. L’une « archéologique » privilégie l’historicité socio-culturelle inscrite dans les termes ; la seconde la fonction « idéologique » de ceux-ci comme balisage et canalisation des conduites sociopolitiques. Un second volet s’applique à dégager une problématique de recherche ne portant plus sur l’analyse classique en CNS des champs sémantiques et des champs lexicaux, mais sur celle des domaines notionnels dans un cadre prototypicaliste. La troisième et dernière partie explore des domaines notionnels dans une démarche comparative entre les notions qui organisent les constitutions du Koweit et de la France, puis sur la notion de liberté dans le vocabulaire politique dans ces deux pays. Les sciences cognitives dont les propositions sont encore trop générales pour autoriser une application en analyse du discours sont évoquées comme une possibilité pour un prolongement ultérieur. / The thought first approaches the philosophical, anthropological and linguistic problems which have supported the linguistic relativity, and who were led to questions about categorization. This first approach is considering two perspectives. One "archaeological" emphasizes the socio-cultural historicity engraved in the terms; the second one their "ideological" function as a markup and a channeling of the socio-political behaviors. A second branch applies to identify a research problem no more concerned by a classical “CNS” analysis of semantic and lexical fields, but by the notional areas within a prototypical framework. The third and final part explores notional domains in a comparative approach between the concepts who organize the Kuwaiti and French constitutions, and then the concept of freedom in the political vocabulary in these two countries. Cognitive sciences whose proposals are still too general to enable an application in the discourse analysis are mentioned as a possible later extension.

Cette thèse fournit des résultats innovants de plusieurs types. Leur point commun est la quête de précision dans la description des phénomènes physiques à l'œuvre dans l'univers. D'abord, un modèle-jouet simulant la propagation de la lumière dans un espace-temps non homogène est présenté. Dans cette étude, nous avons opté pour la traditionnelle représentation de type Swiss cheese. Souvent utilisée dans la littérature, elle permet de travailler avec des solutions exactes de la relativité générale, qui n'altèrent pas la dynamique globale de l'univers tout en le rendant fortement non homogène. Nous avons illustré la façon dont les hypothèses de base, telles que le principe cosmologique, peuvent affecter les conclusions scientifiques, telles que l'estimation des paramètres cosmologiques à partir des diagrammes de Hubble. Ce travail a donné lieu à deux publications en 2013, une dans Physical Review D et une autre dans Physical Review Letter. Le résultat majeur proposé dans cette thèse est une nouvelle façon de décrire les neutrinos en cosmologie. L'idée est de décomposer les neutrinos en plusieurs fluides à un flot de manière à se débarrasser de la dispersion en vitesse dans chacun d'eux. Cela s'inscrit dans le cadre de l'étude de la formation des grandes structures de l'univers à l'aide de la théorie des perturbations cosmologiques dans les régimes non linéaire et/ou relativiste. Ce travail a donné lieu à trois publications dans JCAP, une en 2014 et deux en 2015. / This thesis provides innovative results of different types. What they have in common is the quest for precision in the description of the physical phenomena at work in the universe. First, a toy model mimicking the propagation of light in an inhomogeneous spacetime has been presented. In this study, we chose a traditional Swiss-cheese representation. Often used in the litterature, such models offer the advantage of dealing with exact solutions of the Einstein equations, which do not affect the global dynamics of the universe while making it strongly inhomogeneous. We have exemplified how initial presumptions, such as the cosmological principle, can alter scientific conclusions, such as the estimation of cosmological parameters from Hubble diagrams. This work resulted in two publications in 2013, one in Physical Review D and another one in Physical Review Letter. The major result exposed in this thesis is the proposition of a new way of dealing with the neutrino component in cosmology. The idea is to decompose neutrinos into several single-flow fluids in order to get rid of velocity dispersion in each of them. The research field to which it belongs is the study of the formation of the large-scale structure of the universe thanks to cosmological perturbation theory in the relativistic and/or nonlinear regimes. This work resulted in three publications in JCAP, one in 2014 and two in 2015.

Les éphémérides planétaires jouent un rôle important pour la navigation des missions spatiales actuelles et la mise en place des missions futures ainsi que la réduction et l'analyse des observations astronomiques les plus précises. Les éphémérides planétaires actuelles (DE, INPOP, EPM)L'objectif de la thèse est d'utiliser des archives de données de missions spatiales passées et présentes et de fournir des outils d'analyse pour l'amélioration de l'éphéméride de données pour l'amélioration de l’éphéméride planétaire planétaire INPOP, ainsi que pour une meilleure utilisation des éphémérides pour effectuer des teste de la physique tels que la relativité générale, les études de la couronne solaire [...] / The planetary ephemerides play a crucial role for spacecraft navigation, mission planning, reductionand analysis of the most precise astronomical observations. The construction of suchephemerides is highly constrained by the tracking observations, in particular range, of the spaceprobes collected by the tracking stations on the Earth. The present planetary ephemerides (DE,INPOP, EPM) are mainly based on such observations. However, the data used by the planetaryephemerides are not the direct raw tracking data, but measurements deduced after the analysisof raw data made by the space agencies and the access to such processed measurements remainsdifficult in terms of availability.The goal of the thesis is to use archives of past and present space missions data independentlyfrom the space agencies, and to provide data analysis tools for the improvement of theplanetary ephemerides INPOP, as well as to use improved ephemerides to perform tests ofphysics such as general relativity, solar corona studies, etc.The first part of the study deals with the analysis of the Mars Global Surveyor (MGS)tracking data as an academic case for understanding. The CNES orbit determination softwareGINS was used for such analysis. The tracking observations containing one-, two-, and threewayDoppler and two-way range are then used to reconstruct MGS orbit precisely and obtainedresults are consistent with those published in the literature. As a supplementary exploitationof MGS, we derived the solar corona model and estimated the average electron density alongthe line of sight separately for slow and fast wind regions. Estimated electron densities arecomparable with the one found in the literature. Fitting the planetary ephemerides, includingadditional data which were corrected for the solar corona perturbations, noticeably improves theextrapolation capability of the planetary ephemerides and the estimation of the asteroid masses(Verma et al., 2013a).The second part of the thesis deals with the complete analysis of the MESSENGER trackingdata. This analysis improved the Mercury ephemeris up to two order of magnitude comparedto any latest ephemerides. Such high precision ephemeris, INPOP13a, is then used to performgeneral relativity tests of PPN-formalism.[...]