Cosmologie, Structure de grande échelle de l'Univers, Fond diffus cosmologique, Lentillage gravitationnel, Galaxies, Gravité modifiée

La structure de grande échelle de l'Univers s'organise en halos et filaments essentiellement composés de matière noire. Les halos et les filaments sont également les régions où l'on trouve majoritairement la matière baryonique, sous forme de gaz ou d'étoile dans les galaxies. Cette thèse étudie les distributions jointes de la matière noire, du gaz et des galaxies à l'aide de la méthode des corrélations croisées. Les photons du fond diffus cosmologique sont déviés par la présence de matière tout au long de leur propagation jusqu'à nous. Cet effet, dit de lentillage gravitationnel, permet de sonder directement la distribution de matière noire dans l'Univers. De la même manière, durant leur propagation jusqu'à nous, les photons du fond diffus cosmologique traversent du gaz chaud dans les amas de galaxies et interagissent avec les électrons qui y résident. Cette interaction modifie la fréquence des photons du fond diffus cosmologique qui peut être mesurée. Cet effet, connu sous le nom d'effet Sunyaev-Zeldovich thermique nous renseigne sur la distribution du gaz dans l'Univers. Les grands sondages de galaxies permettent quant à eux d'observer comment les galaxies sont distribuées à grande échelle. Dans cette thèse, les observations du lentillage gravitationnel du fond diffus cosmologique, de l'effet Sunyaev-Zeldovich thermique et des sondages de galaxies sont utilisées conjointement afin d'obtenir une compréhension plus globale de la structure de grande échelle de l'Univers ainsi que des interactions qui existent entre matière noire, gaz et galaxies. Dans une deuxième partie, l'observation des galaxies et l'effet de lentillage gravitationnel du fond diffus cosmologique sont utilisés afin de tester des modèles de gravité modifiée permettant d'expliquer l'accélération de l'expansion de l'Univers. En particulier, je place des contraintes sur un modèle de gravité de la théorie f(R). Je montre que l'utilisation des corrélations croisées entre le lentillage gravitationnel du fond diffus cosmologique et la distribution des galaxies est essentielle afin de briser la dégénérescence entre l'action de la gravité et le biais des galaxies sur le spectre de puissance des galaxies. Enfin, cette thèse prépare également à l'exploitation des données de la mission Euclid. Lorsqu'un relevé de galaxies est effectué, un volume fini de l'Univers est sondé, mais des modes à plus grande échelle peuvent avoir un effet sur la distribution des galaxies qu'on observe dans le volume considéré. Pour ne pas obtenir des conclusions biaisées, il est nécessaire de prendre en compte l'effet de ces larges modes, ce qui est fait à travers ce qu'on appelle la "Super Sample Covariance". Dans cette thèse, j'étudie l'impact de cette covariance sur les contraintes cosmologiques qui pourront être obtenues avec les corrélations croisées entre les observations d'Euclid et le lentillage gravitationnel du fond diffus cosmologique mesuré par de futures expériences.