Large scale structure and dark energy

Abstract

[eng] The cosmic expansion history tests the dynamics of the global evolution of the universeand its energy density contents, while the cosmic growth history tests the evolution of theinhomogeneous part of the energy density. By comparing both histories, we can distinguishthe nature of the physics responsible of the acceleration of the universe: dark energy or modified gravity. Most of the observational evidence for the accelerating universe comes fromgeometrical tests that measure directly H(z) = ˙ a/a, the expansion rate of the universe, suchas measurements of the luminosity distance using standard candles (Sn Ia) or measurementsof the angular distance using standard rulers as baryonic acoustic oscillations. Observationsof the cosmic expansion history alone can not distinguish dark energy from modified gravity,since the expansion history H(z) can be reproduced by any modified gravity model, by changing the energy equation of state "w". The additional observational input that is required is the growth function delta(z) = (delta-ro / ro)(z) of the linear matter density contrast as a function of redshift (usually used as the normalized growth function D(z) = delta(z)/delta(0)).In the first part of the thesis, we study the Integrated Sachs-Wolfe effect (ISW), through thecross-correlation between large scale clustering, traced by galaxies (in our case from the catalog SDSS) and primordial temperature fluctuations from CMB (using the catalog WMAP).Photons that come from the last scattering surface can be red or blue shifted by the time evolution of fluctuations in the gravitational potentials created by large scale structures, which are traced by the large scale galaxy distribution. The ISW effect gives us information about dark energy (DE), because DE modifies the evolution of dark matter gravitational potential.In principle, the ISW effect can probe dark energy independently from other observations,such as Supernovae Ia.The correlation between galaxies in redshift space can also be used to study the evolution ofthe dark matter gravitational potential in a way that is complementary to the cross-correlationof galaxies with CMB photons. In the second part of the thesis, we will study this effect in theluminous red galaxies of the SDSS. These galaxies trace very large volumes which is important to have more signal, and they have a known evolution which make easy to work with them.

KEY WORDS: cosmology, large scale structure, growth of perturbations, ISW effect, redshiftdistortions, LRG.

[cat] En la primera part de la tesi, estudiem l'efecte Integrat Sachs-Wolfe (ISW), a través de lacorrelació creuada entre estructura a gran escala, traçada per les galàxies (en el nostre cas usem el catàleg SDSS) i fluctuacions primordials de temperatura del fons c-osmic de microones (amb el catàleg WMAP). Els fotons que provenen de la superfície d'última interacció poden ser moguts cap al blau o vermell a causa de l'evolució en el temps de les fluctuacions dels potencials gravitacionals, creats per l'estructura a gran escala. L'efecte ISW ens d´ona informació de l'energia fosca, perquè aquesta modifica l'evolució dels potencials gravitacionals de matèria fosca. En principi, l'efecte ISW pot provar l'energia fosca independentment d'altres observacions, com Supernoves Ia.La correlació entre galàxies en l'espai de velocitats també es pot utilitzar en l'estudi del'evolució dels potencials gravitacionals de manera complementària a l'obtinguda amb l'efecteISW. En la segona part de la tesi, estudiem les distorsions en l'espai de velocitats en lesgalàxies lluminoses vermelles del catàleg SDSS. Aquestes galàxies tracen volums molt grans, essencial per a obtenir un bon senyal, i tenen una evolució coneguda, facilitant el seu estudi.

[spa] En la primera parte de la tesis, estudiamos el efecto Integrado Sachs-Wolfe (ISW), a travésde la correlaci´on cruzada entre la estructura a gran escala trazada por galaxias (aquí usamosel catálogo SDSS) y las fluctuaciones primordiales de temperatura del fondo cósmico de microondas (catálogo WMAP). Los fotones que provienen de la superficie de última interacciónpueden ser movidos hacia el azul o rojo por la evolución en el tiempo de las fluctuacionesen los potenciales gravitacionales, creados por la estructura a gran escala. El efecto ISW dainformación de la energía oscura, porque esta modifica la evolución de los potenciales gravitacionales de materia oscura. En principio, el efecto ISW puede probar la energía oscura independientemente de otras observaciones, como Supernovas Ia.La correlación entre galaxias en el espacio de velocidades también se puede utilizar enel estudio de la evolución de los potenciales gravitacionales de forma complementaria a laobtenida mediante el efecto ISW. En la segunda parte de la tesis, estudiamos las distorsionesen el espacio de velocidades para las galaxias luminosas rojas del catálogo SDSS. Estas galaxias trazan volúmenes grandes, esencial para obtener una buena señal, y además tienen una evolución conocida, facilitando su estudio.