Modélisation des distributions spéctrales d'énérgie des galaxies de l'ultraviolet à l'infrarouge

• Main Author: Da Cunha, Elisabete
• Language: ENG
• Published: Université Pierre et Marie Curie - Paris VI 2008
• Subjects: [SDU:ASTR] Sciences of the Universe/Astrophysics; galaxies; distribution spéctrale d'énérgie; populations stéllaires; poussière interstellaire
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00448304; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/44/83/04/PDF/thesis.pdf

Les distributions spectrales d'énérgie des galaxies en ultraviolet, optique et infrarouge nous donnent des pistes sur le rayonnnement produit par les populations stellaires et l'effet du gaz et de la poussière du milieu interstellaire sur ce rayonnement. Des études d'interpretation spectrale sont donc déterminantes pour comprendre la formation et l'évolution des galaxies. Observationellement, des données en ultraviolet, optique et infrarouge deviennent disponibles pour des grands échantillons de galaxies. Jusqu'à présent, ces études se sont concentrées principalement sur la population locale de galaxies, mais de futurs relevés plus profonds apporteront des observations de grands échantillons de galaxies a des plus grandes décalages spectrales vers le rouge. Pour extraire des contraintes sur les populations stellaires et le milieu interstellaire des galaxies a partir de ces observations multi- longueur d'ondes, on a besoin de modéliser d'une façon cohérente l'émission par les étoiles, le gaz et les poussières. Cette thèse présente un modèle simple, largement empirique mais avec une motivation physique, qui est déstiné a interpreter systématiquement les observations multi-longueur d'ondes de grands échantillons de galaxies en termes de ses paramètres physiques, comme par exemple le taux de formation d'étoiles, la masse stellaire et le contenu en poussière. Ce modèle est relié a un modèle déjà existant qui permet de calculer l'absorption de la lumière des étoiles par la poussière dans les nuages moleculaires ou sont nées les étoiles et dans le interstellaire environment des galaxies. On calcule la distribution spectrale de l'énergie re-émise par la poussière dans les nuages de formation d'étoiles comme la somme de trois composantes: une composante de hydrocarbures aromatiques polycycliques (PAHs); un continu en infrarouge moyen qui caracterize l'émission par des grains de poussière a des températures dans la gamme 130–250 K; et une composante de grains en équilibre thérmique avec température réglable dans la gamme 30–60 K. Dans le milieu interstellaire environmental, on fixe par simplicité les proportions rélatives de ces trois composantes de façon a réproduire la forme spectrale de l'émission diffuse cirrus de la Voie Lactée, et on inclu une composante de grains froids en équilibre thérmique avec température réglable dans la gamme 15–25 K. Ce modèle est au même temps assez simple et versatile pour permettre d'obtenir de contraintes statistiques sur les taux de formation d'étoiles et contenus en poussière de grands échantillons de galaxies en utilisant une vaste gamme d'observations en ultraviolet, optique et infrarouge. On illustre ce fait en tirant des estimations de ‘vraisemblence mediane' d'une série de parametres physiques qui décrivent le contenu en étoiles et en poussières de galaxies à formation d'étoiles locales provennant de trois échantillons différents. Le modèle réproduit bien les distributions spectrales d'énergie observées de ces galaxies dans toute la gamme de longueur d'onde de l'ultraviolet lointain à l'infrarouge lointain, et les histoires de formation d'étoiles et contenus en poussières sont bien contraints. Une des avantages de ce modèle est la capacité d'étudier le rapport entre des différents parametres physiques des galaxies observées d'une manière quantitative et statistiquement significative. L'analyse des galaxies à formation d'étoiles des échantillons Spitzer Infrared Nearby Galaxy Sample (SINGS) et Spitzer-SDSS-GALEX Spectroscopic Survey (SSGSS) révèle que les couleurs des galaxies en infrarouge moyen et lointain sont fortement corrélées avec le taux de formation d'étoiles spécifique, aussi bien que avec d'autres quantités galactiques reliées a ce parametre, comme par example le rapport entre la luminosité infrarouge des régions de formation d'étoiles et celle du milieu interstellaire environment, les contributions par des PAHs et grains de poussière en équilibre thérmique pour l'émission infrarouge totale, et le rapport entre la masse de poussière et la masse d'étoiles. Ces corrélations fournissent des informations importantes sur le lien entre la formation d'étoiles et les propriétés du millieu interstellaire dans les galaxies. On étudie d'avantage le rapport entre l'activité de formation d'étoiles et le contenu en poussières des galaxies. Pour cela, on rassemble un grand échantillon de 3321 galaxies avec des observations disponibles en ultraviolet (GALEX), optique (SDSS) et infrarouge (IRAS). On trouve que le taux de formation d'étoiles corrèle remarquablement bien avec la masse de poussière des galaxies sur quatre ordres de grandeur en les deux quantités. Cela nous permet de fournir une recette empirique simple pour évaluer la masse totale de poussière des galaxies à partir du taux de formation d'étoiles. On compare nos résultats avec les prédictions de modèles recents de l'évolution chimique des galaxies. On compare aussi les corrélations entre le taux de formation d'étoiles spécifique, le rapport entre la luminosité de poussière et la masse d'étoiles, et le rapport entre la luminosité de poussière et le taux de formation d'étoiles obtenus dans notre analyse avec ceux qui sont prévus par des modernes simulations cosmologiques de formation des galaxies. Le modèle présenté dans cette thèse peut être appliqué simplement pour interpreter les distributions spectrales d'énergie de n'importe quel échantillon de galaxies.