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Markov Chain Monte Carlo reconstruction of the large-scale structure with the Lyman alpha forest

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Comprendre l'espace dans l'espace

Un projet financé par l'Union européenne a introduit une nouvelle approche de l'analyse de la structure intergalactique à petite et à grande échelle.

Technologies industrielles

L'évolution des grandes structures et la nature de l'espace qui sépare les galaxies (milieu intergalactique) représentent deux thèmes fondamentaux de la cosmologie moderne. Lorsque les scientifiques étudient la répartition de la matière sur de vastes distances dans l'univers, ils observent des structures appartenant à un passé ancien. Cela leur permet de dresser le tableau de l'univers à une époque où ces structures étaient plus jeunes et plus proches du régime linéaire qui marque la formation des galaxies. Les procédés non linéaires ont détruit les informations relatives à l'origine de notre Univers au fil du temps, mais ces données se trouvent toujours inscrites dans les vastes structures qui demeurent proches du régime linéaire originel. Ces données résident dans le spectre d'absorption de l'hydrogène pour le milieu intergalactique. Cela exige le recours à une source extrêmement lumineuse afin que le milieu intergalactique devienne visible de la Terre. Ces objets sont les quasars : il s'agirait de galaxies dont le centre est actif. Le rayonnement ultraviolet émis par un quasar est disséminé par l'hydrogène se trouvant dans le milieu intergalactique. Cela provoque une perte de signal. La mesure des spectres d'absorption des quasars permet le traçage des grandes structures. Mais le rapport explicite entre le champ de matière sous-jacent (la grande structure) et les spectres observés pour le quasar est très complexe. Le projet MCMCLYMAN («Markov chain Monte Carlo reconstruction of the large scale structure with the Lyman alpha forest») a mis au point une technique unidimensionnelle permettant de retrouver le champ de densité non linéaire. Une étroite corrélation entre la densité du flux spectral et celle de la matière a ainsi pu être mise en lumière. Cela a permis d'établir une relation individuelle statistique entre les densités du flux et de la matière. Cette nouvelle approche permet de contourner certains problèmes dans l'analyse des grandes structures à une échelle relativement petite comme à plus grande échelle. Par ailleurs, les nouvelles techniques de reconstruction ont permis d'obtenir une solution précise malgré les lacunes au niveau des données causées par l'éparpillement des spectres des quasars. Le projet devrait offrir de nouvelles perspectives sur l'évolution de l'univers primordial.

Mots‑clés

Espace, cosmologie, milieu intergalactique, univers, quasar

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