Dark matter distribution in the Universe with gravitational lensing : the distribution of Einstein radii as cosmological probes

par Jesús Vega Ferrero

Thèse de doctorat en Astronomie et astrophysique

Sous la direction de Gustavo Yepes et de David Valls-Gabaud.

Le président du jury était Evencio Mediavilla.

Le jury était composé de Gustavo Yepes, David Valls-Gabaud, Jean-Paul Kneib, Prasenjit Saha, Eric Jullo, Raphaël Gavazzi.

Les rapporteurs étaient Jean-Paul Kneib, Prasenjit Saha.

  • Titre traduit

    La distribution des rayons d’Einstein comme sondes cosmologiques


  • Résumé

    L’effet de lentille gravitationnelle est une conséquence de la Relativité Générale, selon laquelle la trajectoire de la lumière peut être déviée par le champ gravitationnel d’un corps massif. Cependant, les résultats obtenus jusqu’à présent sont assez controversés. Par exemple, certains amas de galaxies présentent des anneaux de grande dimension, dont l’abondance semble être en contradiction avec les prédictions du modèle cosmologique ΛCDM. Par ailleurs, des observations détaillées de quelques amas montrent des concentrations très élevées par rapport aux prédictions. Le travail développé dans le cadre de cette thèse traite de résoudre ce problème. Des re-simulations cosmologiques de très haute résolution ont été réalisées (MUSIC MultiDark, avec la meilleure résolution jamais atteinte jusqu’à présent) pour analyser de forme détaillée 1400 halos de matière noire isolés. La très haute résolution en masse et spatiale de ces amas simulés nous a permis d’obtenir une meilleure analyse de la relation masse-concentration des halos d’amas de galaxies en prenant en compte les effets de triaxialité. Avec ces éléments, un modèle semi-analytique a été développé (MAPLENS, MAdrid-Paris LENsing Semianalytics) pour prédire les distributions des propriétés de lentille gravitationnelle des amas, et leurs évolutions par la technique statistique bien connue d’estimation de densité par noyau (kernel density estimate). MAPLENS nous a permis de comparer les prédictions théoriques avec les observations en utilisant deux techniques complémentaires. D’une part la distribution de taille des anneaux et d’autre part la distribution de valeurs extrêmes (extreme value statistics).  


  • Résumé

    Gravitational lensing can be as competitive as other cosmological probes for constraining cosmological parameters. However, previous attempts of using strong lensing statistics as a cosmological tool have produced controversial results. In particular, observations of strong lensing clusters seemed to indicate that: first, some galaxy clusters have very extended critical lines whose abundances can hardly be reproduced by cluster models in the framework of a ΛCDM cosmology; and second, few clusters have concentrations which are way too large compared to numerical expectations. The main motivation behind this thesis work is to check whether the persistence of the arc statistics problem can be still questioned –both by theoreticians and by observers– in terms of the current ΛCDM cosmological model. We use the state-of-the-art numerical simulations of galaxy clusters (MUSIC, MultiDark) as a laboratory to test the general gravitational lensing properties of these objects that can then be incorporated into a semi-analityc model (MAPLENS, Madrid-Paris LENsing Semianalytics) for the prediction of the statistical distribution of strong lens features in the universe. MAPLENS incorporates all the selection effects that could be accounted for in the MUSIC dataset: triaxiality, substructures and mergers. We then compare the predictions of MAPLENS with recent observational data from CLASH and SGAS using two independent techniques: the distribution function of Einstein radii and the extreme value statistics of Einstein radii.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XI-203 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 189-203

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  • Bibliothèque : Observatoire de Paris (Section de Paris). Bibliothèque.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 9237
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