Evolution des perturbations cosmologiques dans les univers branaires

Evolution of cosmological perturbations in braneworld universes

• Auteur / Autrice : Mathieu Remazeilles
• Direction : Martin Bucher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lentilles gravitationnelles

Branes

Mots clés libres

Braneworld cosmology, cosmological pertubations theory, CMB, gravitationneal lensing

Résumé

Nous étudions l'évolution des perturbations cosmologiques scalaires et tensorielles dans un Univers branaire du type Randall-Sundrum en expansion quelconque. Nous adoptons un point de vue quadridimensionnel, considérant les degrés de liberté localisés sur la brane comme un système quantique ouvert couplé à un environnement composé des gravitons du bulk AdS. À cause de l'expansion non-uniforme de l'Univers, les degrés de liberté branaires et ceux du bulk entrent en interaction, générant une dissipation effective ainsi que de la non-localité du point de vue quadridimensionnel d'un observateur sur la brane. À partir des propagateurs retardés « nus���� de la brane Friedman-Robertson-Walker et du bulk AdS, nous calculons le propagateur effectif de la brane en resommant les effets de rétroaction du bulk à tous les ordres dans le couplage brane-bulk. La dissipation et la non-localité sont codées dans le propagateur effectif de la brane. Nous trouvons les taux de dissipation de diverses perturbations de matière sur la brane et de l'état lié du graviton. Nous calculons aussi explicitement le propagateur retardé covariant du graviton dans AdS en toute dimension. À la fin de la thèse, nous explorons la reconstruction des effets de lentilles gravitationnelles sur le CMB en cosmologie standard. À partir des spectres d'anisotropies observés, nous construisons un estimateur statistique du tenseur de cisaillement directement en espace réel de façon locale. L'approche en espace réel développée ici s'avère utile pour analyser des cartes réalistes du CMB contenant une coupure galactique et d'éventuelles petites excisions excluant les point-sources.

We explore the evolution of both scalar and tensor cosmological perturbations in a Randall-Sundrum braneworld having an arbitrary expansion history. We adopt a four dimensional perspective where the degrees of freedom localized on the brane constitute an open quantum system coupled to a large environment composed of the Anti-de Sitter (AdS) bulk gravitons. Due to the non-uniform expansion of the universe, the brane degrees offreedom and the bulk degrees of freedom interact as they propagate forward in time, leading to an effective dissipation as well as a nonlocality from the four dimensional point of view of an observer on the brane. From both the "bare" retarded propagators on the Friedman-Robertson-Walker (FRW) brane and in the AdS bulk, we compute the effective retarded propagator on the brane for the "dressed" brane modes by resumming the bulk backreaction effects at all order in the brane-bulk coupling. Dissipation and nonlocality are encoded into the effective brane propagator. We find the dissipation rate of various matter perturbations on the brane as well as of the graviton bound state. We also compute explicitly the covariant AdS retarded Green function for the graviton in any dimension. At the end of the thesis, we investigate the reconstruction of CMB lensing in standard cosmology. From the observed CMB anisotropies power spectra, we construct a statistical estimator of the shear tensor of the lensing field directly in real space in a local manner. The real space methods developed here are useful for analysing realistic CMB maps containing a galactic cut and possibly numerous small excisions to exclude point sources that cannot be reliably subtracted.