RÉPARTITION GALOISIENNE D'UNE CLASSE D'ISOGÉNIE DE COURBES ELLIPTIQUES

Abstract

Dans cet article, on montre que les orbites sous Galois des invariants modulaires associés à des courbes elliptiques complexes sans multiplication complexe variant dans une même classe d'isogénie s'équidistribuent dans la courbe modulaire vers la probabilité hyperbolique. La démonstration repose sur des arguments de théorie ergodique, notamment le théorème de Ratner (cf. [A. Eskin et H. Oh, Ergodic theoretic proof of equidistribution of Hecke points, Ergodic Theory Dynam. Systems26(1) (2006) 163–167]), ainsi que sur le théorème de l'image ouverte de Serre [J.-P. Serre, Abelian l-Adic Representations and Elliptic Curves (W. A. Benjamin, New York, 1968); Propriétés Galoisiennes des points d'ordre fini des courbes elliptiques, Invent. Math.15(4) (1972) 259–331] dans le cas où les invariants modulaires considérés sont algébriques sur Q, et des résultats de G. Shimura dans le cas transcendant [Introduction to the Arithmetic Theory of Automorphic Functions, Publications of the Mathematical Society of Japan (Princeton University Press, Princeton, NJ, 1994)]. In this article, it is shown that Galois orbits of invariants associated with non-CM and pairwise isogeneous complex elliptic curves equidistribute in the classical modular curve towards the hyperbolic probability measure. The proof is based on arguments from ergodic theory, especially Ratner's theorem on unipotent flows (cf. [A. Eskin and H. Oh, Ergodic theoretic proof of equidistribution of Hecke points, Ergodic Theory Dynam. Systems26(1) (2006) 163–167]), as well as on Serre's open image theorem [J.-P. Serre, Abelian l-Adic Representations and Elliptic Curves (W. A. Benjamin, New York, 1968); Propriétés Galoisiennes des points d'ordre fini des courbes elliptiques, Invent. Math.15(4) (1972) 259–331] in case of algebraic invariants, and on G. Shimura's work in the transcendant case [Introduction to the Arithmetic Theory of Automorphic Functions, Publications of the Mathematical Society of Japan (Princeton University Press, Princeton, NJ, 1994)].