The Large Scale Structures: A Window on the Dark Components of the Universe

انرژی تاریک و ماده تاریک از بزرگترین اسرار در کیهان شناسی مدرن هستند. کار حاضر به طور عمیق بررسی می‌کند که چگونه ساختارهای کیهانی بزرگ می‌توانند به ما در کشف ماهیت این اجزای کیهان کمک کنند. از یک سو، روی امضایی متمرکز است که انرژی تاریک از طریق تأثیر آن بر تکامل زمانی پتانسیل‌های گرانشی بر پس‌زمینه مایکروویو کیهانی اثر می‌گذارد: اثر یکپارچه ساکس-ولف (iSW). پس زمینه کیهانی دیگر، پس زمینه مادون قرمز کیهانی، برای اولین بار در مطالعه اثر iSW در نظر گرفته شد و نشان داد که یک ردیاب بسیار کارآمد و امیدوارکننده است. با تغییر دیدگاه در مورد مسئله، استفاده از روبناها برای تشخیص iSW به طور گسترده مورد بررسی قرار می گیرد: با استفاده از راه حل های دقیق برای معادلات نسبیت عام انیشتین، اثر iSW کامل محاسبه می شود، به ویژه به دلیل حفره های کیهانی پیش بینی شده توسط نظریه. با استفاده از اندازه‌گیری‌های جدیدترین داده‌ها، متعاقبا نشان داده می‌شود که چگونه iSW استحکام مدل استاندارد کیهان‌شناسی را بررسی می‌کند. در مورد موضوع ماده تاریک، یک مطالعه اصلی ارائه شده است که نشان می‌دهد اندازه‌گیری‌های دمایی محیط بین کهکشانی، ماهیت ذرات ماده تاریک را روشن می‌کند و سخت‌ترین محدودیت‌ها را برای ویژگی‌های فروپاشی آنها فراهم می‌کند.

Dark Energy and Dark Matter are among the greatest mysteries in modern cosmology. The present work explores in depth how large cosmic structures can help us unveil the nature of these components of the Universe. One the one hand, it focuses on a signature that Dark Energy imprints on the Cosmic Microwave Background through its impact on the time-evolution of gravitational potentials: the integrated Sachs-Wolfe (iSW) effect. Another cosmological background, the Cosmic Infrared Background, is considered for the first time in the study of the iSW effect and demonstrated to be a highly efficient and promising tracer. Changing the perspective on the problem, the use of superstructures for iSW detection is then extensively reviewed: using precise solutions to Einstein’s general relativity equations, the full iSW effect is computed, especially due to the cosmic voids predicted by the theory. Using measurements from the most recent data, it is subsequently shown how the iSW probes the solidity of the cosmological standard model. On the topic of Dark Matter, an original study is presented, showing that temperature measurements of the intergalactic medium shed light on the nature of Dark Matter particles, providing the tightest constraints on their decay properties.