Concept
Le but de cet atelier est de réunir les théoriciens, spécialistes en simulations numériques et observateurs de la communauté française autour de questions liées à la formation et évolution des structures de l'Univers à grande échelle. Au cours de son évolution, l'Univers est passé d'un état quasi uniforme et homogène, comme le montrent les observations du fond diffus cosmologique, à la grande diversité de structures observées aujourd'hui. Comprendre comment ces structures se sont formées et quels processus les ont influencées reste une des questions majeures de la cosmologie moderne. Le modèle standard de la cosmologie présente une évolution largement guidée par la distribution de la matière noire (e.g. la relation masse stellaire-masse des halos, l'auto-similarité des profils de matière noire). Cependant, nos théories font encore face à un certain nombre de tensions comme les problèmes de la concentration du halo ('core-cusp problem') ou des satellites manquants. Plusieurs solutions sont proposées pour résoudre ces tensions, notamment l'impact de processus baryoniques internes et environnementaux, ou de différents types de matière noire. Théories, simulations et observations avancent conjointement pour améliorer notre compréhension de ces questions. Les avancées scientifiques passent d'une part par l'amélioration constante des données observationnelles. Les observations de plus en plus profondes permettent ainsi de sonder l'Univers lointain et les premières galaxies assimilées aux progéniteurs des structures actuelles, mais aussi d'étudier en détail les structures massives à plus bas redshift qui résultent de cette évolution. Ces dernières années ont vu aussi apparaître des projets observationnels qui cherchent à construire des cartes tridimensionnelles des structures à grande échelle de l'Univers, tels que les relevés grands champs actuels (DES, KIDS, HSC, DESI, PFS, ACT et SPT) ou à venir (les télescopes spatiaux Euclid, eROSITA ou Nancy Roman, l'observatoire Vera Rubin). Les amas de galaxies représentent aussi des sondes importantes: situés aux noeuds de la toile cosmique, ils sont le résultat le plus abouti de l'évolution des structures, et permettent d'observer l'Univers à très grand redshift grâce à l'effet de lentille gravitationnelle qu'ils génèrent. L'arrivée du télescope James Webb qui succédera au télescope spatial Hubble permettra de pousser plus loin encore ce domaine. En parallèle, pour interpréter ces observations et les confronter aux prédictions théoriques, il est crucial de développer des simulations numériques de l'Univers de plus en plus performantes; leur essor au cours des dernières années permet de mieux caractériser les processus physiques qui régissent la formation et l'évolution des structures de l'Univers. Les simulations modernes modélisent la matière noire, l'énergie noire et la matière baryonique. Cette dernière, nécessaire pour connecter les théories aux observations de galaxies, implique la modélisation d'un large éventail de processus physiques tels que le refroidissement de gaz, la formation et l'évolution stellaire, les effets de ‘feedback', etc. Inclure la modélisation de ces processus qui ont lieu à des petites échelles dans les volumes cosmologiques des simulations, cruciales afin de permettre des comparaisons statistiques avec les observations, pose encore un défi important. Cet atelier est ouvert aux thématiques liées aux propriétés des structures de l'Univers à grande échelle et à leur formation. Des présentations relevant des points de vue observationnels, numériques ou théoriques sont recherchées, afin d'apporter une approche multi-disciplinaire à l'atelier. L'atelier se structure donc en 4 sessions réparties sur 2 demi-journées et consacrées respectivement à (1) l'avancée des simulations numériques et théories; (2) les observations à l'échelle des galaxies; (3) les observations à l'échelle des amas aux grandes structures; (4) les prospectives des futurs relevés du ciel.
