[ca] La formació i evolució d'estructures còsmiques avança a través del col·lapse gravitacional de fluctuacions de densitat primordials, que és un procés no-lineal que dona lloc a l'aparició de la teranyina còsmica i una rica jerarquia d'estructures. A més de la gravetat, molts altres fenòmens associats a la física dels barions estan presents durant aquesta evolució i configuren les propietats físiques i observacionals de galàxies, cúmuls de galàxies i els entorns que habiten. Els processos de formació d'estructures cosmològiques són complexos, en el sentit de ser altament no-lineals, i involucren una àmplia gamma d'escales físiques, fent que les simulacions numèriques esdevinguen una eina indispensable per a la seua comprensió. Els objectius científics d'aquesta Tesi s'han orientat principalment cap a l'estudi numèric de l'assemblatge de cúmuls de galàxies, en primer lloc, i buits còsmics, en segon lloc, com a dos extrems complementaris de l'abast d'estructures còsmiques. En els cúmuls de galàxies, l'agitació del gas a causa de l'acreció i les fusions, juntament amb altres processos, genera dos importants fenòmens hidrodinàmics no-lineals: ones de xoc i turbulència, que tenen un impacte decisiu en les propietats dinàmiques, termodinàmiques i observacionals dels cúmuls. Pel que fa als buits còsmics, malgrat que molt del seu interés prové del seu paper com a entorns pristins per a l'evolució galàctica a causa del seu camp de velocitat majoritàriament sortint, la situació és més complexa en un context cosmològic. Els resultats principals d'aquesta Tesi es poden resumir en quatre línies principals, estretament relacionades. La primera línia de treball ha estat el desenvolupament d'eines numèriques per a l'anàlisi de simulacions cosmològiques de diferents tipus. Els resultats més destacats han sigut vortex, un codi per realitzar una descomposició de Helmholtz-Hodge de camps de velocitat multiresolució, i una nova versió d'ASOHF, un buscador d'halos i galàxies de sobredensitat esfèrica. Ambdós codis s'han posat a disposició de la comunitat científica. La segona línia tracta de l'assemblatge de cúmuls de galàxies, amb dos treballs diferents que exploren l'estudi quantitatiu de les seues històries d'acreció i la determinació de l'estat d'assemblatge dels halos de matèria fosca a partir d'un conjunt d'observables. Un tercer eix d'aquesta Tesi és l'estudi dels fenòmens hidrodinàmics no-lineals esmentats prèviament, incloent-hi la presència de moviments turbulents en el medi intracúmul en connexió amb la seua història d'assemblatge, i les propietats de les ones de xoc d'acreció cosmològiques. Finalment, la quarta línia de treball s'ha dedicat a l'estudi del camp de velocitat en buits còsmics, inclòs el desenvolupament d'un nou mètode per a la seua identificació en simulacions cosmològiques.

[es] La formación y evolución de estructuras cósmicas avanza a través del colapso gravitacional de fluctuaciones de densidad primordiales, que es un proceso no lineal que da lugar a la aparición de la telaraña cósmica y a una rica jerarquía de estructuras. Además de la gravedad, muchos otros fenómenos asociados a la física de los bariones están presentes durante esta evolución y configuran las propiedades físicas y observacionales de galaxias, cúmulos de galaxias y los entornos que habitan. Los procesos de formación de estructuras cosmológicas son complejos, en el sentido de ser altamente no lineales, e involucran una amplia gama de escalas físicas, haciendo que las simulaciones numéricas se conviertan en una herramienta indispensable para su comprensión. Los objetivos científicos de esta Tesis se han orientado principalmente hacia el estudio numérico del ensamblaje de cúmulos de galaxias, en primer lugar, y vacíos cósmicos, en segundo lugar, como dos extremos complementarios del rango de estructuras cósmicas. En los cúmulos de galaxias, la agitación del gas debido a la acreción y las fusiones, junto con otros procesos, genera dos importantes fenómenos hidrodinámicos no lineales: ondas de choque y turbulencia, que tienen un impacto decisivo en las propiedades dinámicas, termodinámicas y observacionales de los cúmulos. En cuanto a los vacíos cósmicos, aunque gran parte de su interés proviene de su papel como entornos prístinos para la evolución galáctica debido a su campo de velocidad mayoritariamente saliente, la situación es más compleja en un contexto cosmológico. Los principales resultados de esta Tesis se pueden resumir en cuatro líneas principales, estrechamente relacionadas. La primera línea de trabajo ha sido el desarrollo de herramientas numéricas para el análisis de simulaciones cosmológicas de diferentes tipos. Los resultados más destacados han sido vortex, un código para realizar una descomposición de Helmholtz-Hodge de campos de velocidad multiresolución, y una nueva versión de ASOHF, un buscador de halos y galaxias de sobredensidad esférica. Ambos códigos se han puesto a disposición de la comunidad científica. La segunda línea trata del ensamblaje de cúmulos de galaxias, con dos trabajos diferentes que exploran el estudio cuantitativo de sus historias de acreción y la determinación del estado de ensamblaje de los halos de materia oscura a partir de un conjunto de observables. Un tercer eje de esta Tesis es el estudio de los fenómenos hidrodinámicos no lineales mencionados previamente, incluyendo la presencia de movimientos turbulentos en el medio intracúmulo en conexión con su historia de ensamblaje, y las propiedades de las ondas de choque de acreción cosmológicas. Finalmente, la cuarta línea de trabajo se ha dedicado al estudio del campo de velocidad en vacíos cósmicos, incluyendo el desarrollo de un nuevo método para su identificación en simulaciones cosmológicas.