École
de
Cosmologie
- VII
Mécanismes
non
linéaires
Contexte
Scientifique
La
compréhension
de
la
croissance des structures cosmologiques dans le régime non
linéaire
est un des enjeux de la cosmologie opérationnelle des
années
à venir. Ces dernières années ont
été
marquées par la mesure précise du spectre des
anisotropies
de température du fond diffus cosmologique.
L'interprétation
de ces mesures s'appuie sur une bonne compréhension des
mécanismes
d'instabilité gravitationnelle dans le régime
linéaire.
C'est aussi cette maîtrise qui permet d'aborder le calcul de la
forme
des fonctions de transfert, de l'évolution du spectre de
densité
des fluctuations à grande échelle, etc... Nous
disposons
cependant d'une quantité croissante de données qui ne
relèvent
plus du régime linéaire car les contrastes de
densité
sont trop importants et qui doivent être décrits en tenant
en compte des processus non linéaires. Les outils dont on
dispose
pour explorer ce régime sont peu nombreux et assez disparates.
Il
existe des approches devenues classiques, certaines très
théoriques
(théorie des perturbations), d'autres plus
phénoménologiques
(depuis Hamilton et al.). Elles permettent d'interpréter tout ou
partie des effets liés à l'entrée dans le
régime
non linéaire. Un des objectifs de cette école sera de
faire
le point sur ces méthodes, sur leurs potentialités et sur
leurs limitations.
Outre
ces
aspects
théoriques,
nous souhaitons que cette école s'appuie aussi sur des
présentations
d'éléments de cosmologie observationnelle constituant
alors
les enjeux de ces études. Parmi ceux-ci, on peut identifier la
physique
des nuages Lyman alpha, et le traitement des grands relevés de
cisaillement
gravitationnel. Rappelons qu'un des objectifs de la physique
fondamentale
de ces deux domaines est de mesurer la forme du spectre de fluctuation
de densité jusqu'à des échelles trop petites pour
être accessibles aux mesures à partir des anisotropies de
température du fond diffus cosmologique. De telles mesures vont
être essentielles dans les années à venir pour
reconstruire
la forme du spectre de densité primordial et par là
obtenir
une ouverture sur la physique de l'inflation. Et au-delà de ces
enjeux, le développement des non linéarités
conduit
à la formation d'objets astrophysique auto gravitant dont la
compréhension
demande de tenir compte aussi bien des interactions gravitationnelles
que
des propriétés hydrodynamiques du fluide. Il s'agit de
comprendre
ici la physique des amas de galaxies, ou la formation des premiers
objets
de l'univers.
Cette
problématique
correspond
à
un axe prioritaire de développement
formulé
par les communautés impliquée. Il s'agit d'un projet
novateur
relié à l'émergence d'une thématique, et
qui
est destiné à faire se rencontrer les communautés
ces scientifiques avec celle de la physique du non linéaire, ce
qui le rend essentiellement interdisciplinaire. Ces projets sont
soutenus
par le Conseil Scientifique du Programme National de Cosmologie (PNC)
et les agences INSU, CEA,
IN2P3,CNES
et SPM.
Comité
Scientifique
- J-L.
Pujet (IAS),
F. Bouchet (IAP),
R. Schaeffer (Saclay/CEA)
- F.
Bernardeau
(Saclay/CEA), U. Frisch
(Casini/OCA), R. Triay (CPT)
LES GRANDS
AXES DU PROGRAMME
- Théorie générale
de la formation des structures
- Les
enjeux du non-linéaire
en cosmologie (exploitation des surveys weak-lensing, galaxies ou lyman
alpha)
- Les
recettes et les approches
possibles pour qualifier et quantifier l’émergence du non-
linéaire
- La
physique des objets auto gravitant
avec interactions avec le gaz (chocs, refroidissements, etc.)
- Extensions
de la théorie
relativiste d'Einstein de la gravitation
Ce
programme
vise
à couvrir
autant les aspects observationnels que théoriques de cette
problématique.
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