Distribution de masse d'un échantillon

d'amas de galaxies déterminée par effet

de lentille gravitationnelle faible

Sébastien BARDEAU

sous la direction de

Jean-Paul KNEIB & Geneviève SOUCAIL

Mardi 02 Novembre 2004

Laboratoire d'Astrophysique de Toulouse et de Tarbes

Observatoire Midi-Pyrénées

Toulouse

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Plan de l'exposé

I - CONTEXTE

III – CHAINE DE TRAITEMENT

II – L'ECHANTILLON D'AMAS

Plan de l'exposé

V – CONCLUSION / PERSPECTIVES

IV - RESULTATS

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I - Contexte

La matière dans l'Univers n'est pas homogène: vides, filaments, noeuds (toile cosmique).

70% de galaxies de champ / 30% regroupées en amas.

Grandes structures dans l'Univers

2dF Galaxy

Redshift Survey

Simulations du Consortium

Virgo (LCDM, z=0)

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I - Contexte

Amas de galaxies

Gaz chaud intra-amas:

Les amas de galaxies se forment sur les noeuds (halos de matière noire).

Densité de galaxies élevée (x10000), fusions/cannibalisme, elliptiques géantes.

Structures liées les plus massives de l'Univers:

Emetteur X.

Témoins de la distribution de matière à grande échelle.

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1

Matière noire

Mise en évidence: Zwicky (1933)

dynamique des galaxies dans les amas proches (Coma).

100 fois la masse des galaxies observées.

I - Contexte

Nature:

poussières, planètes,...

objets compacts, nuages de gaz,...

gaz chaud intra-amas

neutrinos

WIMPs

???

Baryonique

Non-baryonique

M104

NGC2300

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1

Découverte...

I - Contexte

A370

Soucail et al. (1987):

Découverte d´une structure très particulière en forme d´anneau...

Interprétation:

Effet de lentille gravitationnelle

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1

Effet de lentille gravitationnelle

I - Contexte

S

I

O

D

D

D

M







OL

LS

OS

Plan

Lentille

Plan

Source

Relativité Générale:

Perturbation de l´espace-temps par toute masse.

Masse ponctuelle: métrique de Schwarzschild.

Déviation d'un rayon lumineux:

Rayon d'Einstein:

S

I

O

M

E

I

Anneau d'Einstein

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1

Effet de lentille gravitationnelle

I - Contexte

S

I

O

D

D

D

M







OL

LS

OS

Plan

Lentille

Plan

Source

Equation des lentilles:

où

Hypothèses de travail pour les lentilles de type amas:

Le Principe Cosmologique

Lentille « mince »

Champ gravitationnel stationnaire

Angles en jeu faibles

Milieu traversé achromatique

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1

Observateur

Régime fort

Régime intermédiaire

Régime faible

Lentille

Lentille forte

Régime fort:

Arcs gravitationnels

Possibilité d'images multiples

Magnification/amplification

I - Contexte

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A2218

1

Observateur

Régime fort

Régime intermédiaire

Régime faible

Lentille

Lentille faible

Régime intermédiaire:

Régime faible:

Arclets

Convergence + cisaillement

~3'

A1689

I - Contexte

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1

Régime faible

Modification isotrope de la

taille des objets.

Convergence :

Sources:

Images:

I - Contexte

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Source:

+ cisaillement

Image:

1

Régime faible

+ cisaillement

Sources:

Images:

Mesure pratique?

I - Contexte

Cisaillement :

Modification de la forme et de l'orientation des objets.

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1

Modèles de masse

Sphère Isotherme Singulière (SIS):

Navarro, Frenk & White 1995 (NFW):

- Meilleur ajustement aux simulations numériques.

- Température et vitesse des particules (galaxies) constantes.

- Densité de masse:

- Densité de masse:

- Convergence/Cisaillement:

I - Contexte

- Concentration:

- Rayon viriel:

- Masse:

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Plan de l'exposé

Plan de l'exposé

I - CONTEXTE

III – CHAINE DE TRAITEMENT

II – L'ECHANTILLON D'AMAS

V – CONCLUSION / PERSPECTIVES

IV - RESULTATS

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1

II – L'échantillon d'amas

Stratégie

But du programme:

Déterminer les propriétés individuelles et statistiques

d'un échantillon homogène d'amas de galaxies

à redshift intermédiaire.

Outils:

Propriétés X

Lentille forte

Lentille faible

Comprendre la formation et l'évolution des amas de galaxies.

Accorder les 3 techniques!

Enjeux:

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Catalogue XBACS

(X-ray Brightest Abell ClusterS):

Amas d'Abell observés par ROSAT

Sélection:

Grands LX Massifs Meilleures lentilles

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II – L'échantillon d'amas

Stratégie

z

LX (1044 erg.s-1)

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II – L'échantillon d'amas

Observations

XMM:	propriétés X

HST:	lentille forte

CFHT:	lentille faible

A2219 R

~15'

~3-4 Mpc @ z~0.2

Caméra CFH12k:

12 CCDs x 2048 x 4096 pixels (108)

0.205” par pixel

champ total: 44' x 28' = 1/3 deg2

Instruments:

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II – L'échantillon d'amas

Observations

Sélection

Observations

Réductions

Observations:

Réductions astrométrique et photométrique: Czoske (2002)

Février 1999

Novembre 1999

Juin 2000

Echantillon homogène

34 images

400 Mo par image

~ 30 000 sources par image

Données volumineuses

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Plan de l'exposé

Plan de l'exposé

I - CONTEXTE

III – CHAINE DE TRAITEMENT

II – L'ECHANTILLON D'AMAS

V – CONCLUSION / PERSPECTIVES

IV - RESULTATS

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1

III – Chaîne de traitement

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1

Problème de la PSF

A1689R

A1835R

A383B

Effets:

Circularisation

Rotation

III – Chaîne de traitement

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1

Méthodes de reconstruction

III – Chaîne de traitement

Im2shape (Bridle et al. 2001)

Modélisation des objets avec des profils 2D n-gaussiens.

Mesure des étoiles (estimation de la PSF)

Mesure des galaxies avec déconvolution de la PSF.

Estimation du bruit.

KSB (Kaiser, Squires & Broadhurst 1995):

Approche tensorielle: description des formes des étoiles et galaxies par leurs moments quadrupolaires.

Soustraction des tenseurs pour retrouver la forme originelle de la galaxie.

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1

A1689B

A1689R

A1689I

Cartes de cisaillement

Moyenne dans des cellules de	80” x 80”

N ~ 20-30 galaxies par cellule

III – Chaîne de traitement

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Cartes de masse

LensEnt2 (Marshall, P. J., 2003)

En entrée: toutes les sources individuelles avec leur redshift estimé.

Maximum de vraisemblance avec régularisation d'entropie.

En sortie: distribution de masse la plus vraisemblable.

A1689 B

III – Chaîne de traitement

But:

Reconstruction de la distribution de masse à l´origine du cisaillement observé.

A1689 B

A1689 R

A1689 I

A1689 B, R & I

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1

Profils de cisaillement

R (kpc)

R (arcsec)

Cisaillement

r

+

R (arcsec)

R (kpc)

Cisaillement

SIS:

NFW:

R (arcsec)

R (kpc)

Cisaillements et modèles ajustés

III – Chaîne de traitement

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r (kpc)

r (arcsec)

M(<r) (1012 Msun)

LQ(<r) (1012 Lsun)

Profil de masse NFW d'après

le cisaillement moyen & profils de

luminosité B,R et I intégrés

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Profils de masse sur luminosité

r (kpc)

r (arcsec)

M(<r)/LQ(<r)

Profils de masse sur luminosité

III – Chaîne de traitement

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1

Comparaison masse-luminosité

Reconstructions LensEnt2 (B, R & I)

& densité numérique de galaxies

III – Chaîne de traitement

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1

A1689: bilan

Cartes de masse et luminosité: amas très régulier sur une échelle de 5'

Autres études:

Weak lensing (Clowe & Schneider 2001):

Strong lensing: arcs ~ 45 arcsec (zS = 1.8)

Redshifts spectroscopiques: (Czoske, 2002)

Existence de 3 sous-groupes superposés (Girardi et al. 1997)

X: faible fraction de masse de gaz = merger (Andersson & Madejski 2004)

Profil de cisaillement intense

- SIS ajustée:

- NFW ajusté:

Profils M/L plats

III – Chaîne de traitement

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Plan de l'exposé

Plan de l'exposé

I - CONTEXTE

III – CHAINE DE TRAITEMENT

II – L'ECHANTILLON D'AMAS

V – CONCLUSION / PERSPECTIVES

IV - RESULTATS

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IV - Résultats

A68

SIS:

NFW:

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A68

Reconstructions LensEnt2 (B, R & I)

& densité numérique de galaxies

IV - Résultats

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A209

SIS:

NFW:

IV - Résultats

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A209

Reconstructions LensEnt2 (B, R & I)

& densité numérique de galaxies

IV - Résultats

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A2218

SIS:

NFW:

IV - Résultats

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A2218

Reconstructions LensEnt2 (B, R & I)

& densité numérique de galaxies

IV - Résultats

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Statistique d'ensemble

Cisaillement:

Intense (~10%)

- A1689

- A1835

- A2218

- A2219

Fort (~8%)

- A383

- A963

- A2390

Faible (~5%)

- A68

- A209*

- A267*

- A1763*

* ne présente pas d'arcs observables

Aspect:

Aspect circulaire

- A383

- A1689

- A2219

Aspect elliptique

- A68

- A963

- A1835

- A2218

Aspect très elliptique

- A209*

- A267*

- A1763*

- A2390

IV - Résultats

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Comparaisons

Dispersions de vitesse à partir des

redshifts spectroscopiques (Czoske 2002)

Dispersions de vitesse à partir des

mesures de Dahle et al. 2002

3 instruments:

- ALFOSC (NOT): 6.5'x6.5'

- TekCCD (UHT): 7.5'x7.5'

- UH8k (UHT): 20'x20'

(CFH12k (CFHT): 44'x28')

UH8k

IV - Résultats

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Comparaisons

Comparaison TX-dispersion

de vitesse:

Loi empirique:

Loi théorique:

IV - Résultats

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Plan de l'exposé

Plan de l'exposé

I - CONTEXTE

III – CHAINE DE TRAITEMENT

II – L'ECHANTILLON D'AMAS

V – CONCLUSION / PERSPECTIVES

IV - RESULTATS

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V - Conclusions/Perspectives

Conclusion

Mise en place d'une chaîne de traitement automatisée pour images grand champ.

Eventail d'états de relaxation.

Très bonne corrélation carte de masse – carte de luminosité.

Profils M/L plats dès 500 kpc.

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V - Conclusions/Perspectives

Perspectives

Combiner les informations strong et weak lensing (HST-ACS + CFH12k, Bradač et al. 2004).

Combiner les résultats XMM, HST et CFHT (et MOS).

Echantillons plus larges pour une meilleure statistique.

Grands relevés en imagerie (CFHTLS).

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/N

2004-10-21T10:41:13