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Université Pierre et Marie Curie - Paris VI (29/05/2008), Jean-Philippe Uzan (Dir.)
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Dynamique non-linéaire et anisotropie primordiale en cosmologie
Cyril Pitrou1

La grande précision des mesures du fond diffus cosmologique nécessitent de comprendre avec finesse la physique sous-jacente afin d'en tirer des conclusions pertinentes sur la phase primordiale de l'univers. Dans cette thèse nous étudions la théorie des perturbations non-linéaires dans le cadre de la relativité générale. Notre but est de déterminer le transfert des perturbations de la métrique ainsi que des perturbations du contenu matériel,
entre la phase primordiale de l'univers et les observations réalisées
aujourd'hui. Nous nous plaçons tout d'abord dans l'approximation fluide afin d'appréhender les comportements généraux attendus. Ensuite nous étudions la théorie cinétique au second ordre, nécessaire pour obtenir le transfert radiatif non-linéaire, dans le but de déterminer la non-gaussianité dans le
fond diffus cosmologique.
Nous étudions également la théorie des perturbations linéaires
autour d'espaces anisotropes. Nous élaborons la théorie des perturbations invariantes de jauge autour d'un espace de Bianchi I, puis nous étudions les signatures observationnelles d'une phase primordiale d'inflation possédant cette symétrie.
1:  IAP - Institut d'Astrophysique de Paris
Cosmologie – inflation – perturbations – anisotropie – CMB – non-gaussianité – Bianchi

Non-linear dynamics and primordial anisotropy in cosmology
The high accuracy in the measurements of the cosmic microwave background requires to understand in details the underlying physics in order to draw relevant conclusions for the primordial phase of the universe. In this thesis, we study the theory of non-linear perturbations in the framework of general relativity. Our goal is to determine the transfer of the metric perturbations together with the matter content perturbations, between the inflationary primordial phase of the universe and the observations performed today. We first consider the fluid approximation in order to extract the general leading behaviours. We then turn to the kinetic theory at second order, which is necessary in order to obtain the non-linear transfer function for radiation, in order to determine the non-Gaussianity in the cosmic microwave background.
We also study the linear perturbation theory around anisotropic universes. We set up the gauge invariant perturbation theory around a Bianchi I space-time, and we study the observational signatures of a model of inflation having this symmetry.
Cosmology – inflation – perturbations – anisotropy – CMB – non-Gaussianity – Bianchi

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