Enquête approfondie sur le modèle de matière noire généralisé

Le modèle de matière noire froide (CDM), dans lequel la matière noire est considérée comme un fluide parfait sans pression, fournit un bon ajustement aux données galactiques et cosmologiques. Avec l'avènement de la cosmologie de précision, il convient de se demander si ce modèle le plus simple doit être étendu et si cela pourrait améliorer notre compréhension des propriétés de la matière noire. Une paramétrisation établie pour généraliser le fluide CDM est le modèle de matière noire généralisée (GDM), dans lequel la matière noire est un fluide imparfait avec pression et viscosité de cisaillement qui remplissent certaines équations de fermeture postulées. Nous examinons ces équations de fermeture ainsi que les trois nouvelles fonctions paramétriques qu'elles contiennent : l'équation d'état de fond w, la vitesse du son cₒ² et la viscosité cₕ₈ₒ². En prenant ces fonctions comme des paramètres constants, nous analysons une solution exacte des équations d'Einstein perturbées dans un univers dominé par le GDM et discutons des principaux effets des trois paramètres sur le fond cosmique micro-ondes (CMB). Notre analyse suggère que le CMB seul n'est pas en mesure de distinguer entre les paramètres de vitesse du son et de viscosité du GDM, mais que d'autres observables, comme le spectre de puissance de la matière, sont nécessaires pour briser cette dégénérescence. Afin d'élucider davantage le sens des équations de fermeture du GDM, nous considérons également d'autres descriptions de fluides imparfaits qui ont une définition non perturbative et les relions au modèle GDM. En particulier, nous considérons les champs scalaires, une théorie des champs effective (EFT) des fluides, une EFT de la structure à grande échelle, la thermodynamique hors d'équilibre et les fluides fortement couplés. Ces descriptions pourraient être utilisées pour étendre le modèle GDM dans le régime non linéaire de formation de structure, ce qui est nécessaire si la richesse des données disponibles à ces échelles doit être utilisée pour contraindre le modèle. Nous dérivons également les conditions initiales pour les perturbations adiabatiques et de courbure isocline en présence de GDM et de fluides cosmologiques standards et fournissons le résultat sous une forme prête à être implémentée dans des solveurs Einstein-Boltzmann.