Résumé
Ce cours montre comment les simulations cosmologiques peuvent nous apprendre énormément sur les propriétés de la matière noire. Les méthodes de simulations sont décrites, d’abord pour le problème à N-corps gravitationnel, puis lorsque l’on ajoute l’hydrodynamique du gaz, et la complexité des phénomènes baryoniques associés : chauffage et refroidissement, dissipation, formation des étoiles à partir du gaz dense moléculaire, rétro-action due à l’explosion des supernovae, ou formation des trous noirs dans les noyaux de galaxies, et rétro-action des noyaux actifs, qui peuvent stopper la formation d’étoiles, etc. La description des grandes simulations, couvrant une large fraction du volume de l’univers, contenant des dizaines de milliards de particules, nous montre les prédictions du modèle : les profils de matière noire dans les structures quelle que soit leur taille ou masse, sont universels, et ressemblent à une loi de puissance en 1/R vers le centre. Cette distribution singulière est un des problèmes du modèle standard, dans sa confrontation aux observations, car ce genre de cuspide n’est pas observé mais plutôt des plateaux de densité ou cœurs. De plus, chaque halo de galaxie géante, comme la Voie Lactée abrite probablement des milliers de satellites, qui ne sont pas observés, et qui sont peut-être uniquement en matière noire.
