Cosmology and primordial galaxy formation in the universe

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Contact - Secrétariat de l’enseignement :
Tél : 01 44 32 35 61
enseignement@phys.ens.fr

Faculty : Benoît Semelin
Tutor : Jérémy Neveu
ECTS credits : 3
Language of instruction : English

 Description

In the last 25 years, a number of astrophysical observations both ground-based and space-based (Cosmic Microwave Background, distant Supernovae, Baryonic acoustic oscillations, lensing) have allowed cosmology to evolve from an unconstrained theory to a well-tested model for the universe, where the main parameters are determined to a few percent accuracy. While several major gaps in our knowledge remain, such as the nature of dark matter and dark energy, the so-called ΛCDM model is currently the most successful framework for understanding the growing body of observational data.

In this course, we will first present a simple approach to the Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW) solution to the equation of General Relativity and derive the global evolution of the universe. We will then show how the physics of non-homogenous matter and radiation works out in such a framework and how it connects to observable quantities.

 Preliminary outline :

  • Expansion of the universe in the FLRW framework.
  • Classical physics of matter and radiation in an expanding universe
  • The Cosmic Microwave Background
  • Distant Supernovae as a test of cosmological expansion
  • The birth of galaxies I : linear growth of inhomogeneities
  • The birth of galaxies II : the spherical top-hat model
  • The birth of galaxies III : the distribution of galaxies
  • Baryonic Acoustic oscillations
  • The Epoch of Reionization
  • Open questions : inflation, the nature of dark matter and dark energy, etc…

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