Feuilletage isopériodique de l'espace de modules des surfaces de translation

par Florent Ygouf

Thèse de doctorat en Mathématiques

Sous la direction de Erwan Lanneau.

Le président du jury était Pascal Hubert.

Le jury était composé de Louis Funar, Christine Lescop, Carlos Matheus, Corinna Ulcigrai.

Les rapporteurs étaient Barak Weiss.


  • Résumé

    Les strates de l'espace de modules des di__erentielles ab_eliennes sont naturellementmunies d'un feuilletage holomorphe, appel_e feuilletage isop_eriodique (ou feuilletagesdes p_eriodes aboslues, ou encore feuilletage du noyau). Celui-ci a _et_e introduit il y a25 ans, d'abord par A. Eskin et M. Kontsevitch, puis par K. Calta et C. McMullenavant de devenir un objet important en dynamique de Teichmuller. La questiong_en_erale abord_ee dans ce texte est la suivante :Comment les feuilles du feuilletage isop_eriodique se r_epartissent-ellesdans l'espace de module ?McMullen a d_emontr_e l'ergodicit_e du feuilletage dans les strates principales (o_u toutesles singularit_es sont simples) en genre 2 et 3 en utilisant des techniques issue dela dynamique homog_ene. Calsamiglia, Deroin & Francaviglia ont ensuite _etenduce resulat et obtenu une classi_cation _a la Ratner des ensembles ferm_es satur_espar le feuilletage. Simultan_ement, Hamenstadt a fourni une preuve alternative del'ergodicit_e, toujours dans la strate principale. De fa_con _etonnante, le seul r_esulatconnu pour les autres strates est d^u _a P. Hooper et B. Weiss : les feuilles des surfacesde Arnoux-Yoccoz sont denses dans les strates qui les contiennent.La question de la dynamique du feuilletage isop_eriodique peut ^etre formul_ee dansle contexte plus g_en_eral des sous vari_et_es a_nes. Avila, Eskin et Moller ont prouv_eque la codimension des feuilles est alors paire. Le cas de la codimension 2, ou rang1, est d_ej_a riche. Nous _etablissons un cri_ete de densit_e des feuilles et l'appliquons_a di__erentes familles de vari_et_es a_nes de rang 1. Parmi celles-la, les lieux Prymoccupent une place importante. Nous d_emontrons dans ce cadre que les feuilles sontsoit ferm_ees, soit denses, en fonction de l'artithm_eticit_e du lieu. Dans le cas nonarithm_etique, nous prouvons que le feuilletage est ergodique pour la mesure a_neassoci_ee. Cela aboutit _a la d_ecouverte de nouvelles feuilles denses dans des strates _asingularit_es multiples. Ces r_esultats sugg_erent une connection entre la g_eometrie desvari_et_es a_nes et la dynamique isop_eriodique. L'exploitation de cette connection engenre 3 aboutit _a la classi_cation des vari_et_es a_nes non arithm_etiques ne provenantpas d'orbites ferm_ees dans les strates _a deux singularit_es.

  • Titre traduit

    Isoperiodic foliation on moduli space of translation surfaces


  • Résumé

    The strata of the moduli space of abelian di_erentials are endowed with a naturalholomorphic foliation, known as the isoperiodic foliation (or absolute period foliationor kernel foliation). It has been introduced 25 years ago by A. Eskin and M. Kontsevichand later by K. Calta and C. McMullen before it became a central object inTeichmuller dynamics. The general question addressed in this text is the following:How do the leaves of the isoperiodic foliation wander around in themoduli space ?McMullen proved the ergodicity of the foliation in the principal stratum (where thesingularities of the abelian di_erentials are all simple) in genus 2 and 3 using resultsfrom group actions on homogeneous space. Calsamiglia, Deroin & Francavigliageneralized this result in higher genera and obtained a Ratner-like classi_cation ofthe closed saturated subsets. Simultaneously, Hamenstadt gave an alternative proofof the ergodicity. Surprisingly enough, for the strata where at least one zero isnot simple, the only result available was due to Hooper and Weiss: the leaf of theArnoux-Yoccoz surface is dense in the stratum in which it belongs.The question of the dynamics of the isoperiodic foliation can be rephrased in the moregeneral context of a_ne manifolds. Avila, Eskin, M^oller proved that the codimensionof the leaves is even. The codimension 2 case, also known as rank 1, already displaysa rich and contrasted picture. We give a criterion for density of the leaves, and applyit to di_erent families of rank one a_ne manifolds. Among those, special attention isdedicated to the Prym eigenform loci. We prove that the leaves are either compactor dense, depending on the arithmeticity of the locus. In the non arithmetic case, weprove that the foliation is ergodic with respect to the a_ne measure. In turn, thisgives new examples of dense leaves in strata where at least one of the singularity isnot simple. The aforementioned results suggest a connection between the dynamicsof the isoperiodic foliation and the geometry of a_ne manifolds. This connection isanalyzed in genus 3 and results in a classi_cation of the proper non arithmetic a_nemanifolds in strata with 2 singularities.


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