The interstellar medium and the dust cycle in the Small Magellanic Cloud
Le milieu interstellaire et le cycle des grains dans le Petit Nuage de Magellan
Résumé
This thesis is dedicated to the depiction of interstellar medium (ISM) in the Small Magellanic Cloud (SMC). This galaxy, a nearby template of galaxies at their early stages, has a low metallicity and a high star formation rate.
This work focuses on dust properties from the diffuse medium to star forming regions in the SMC. Analysis and modelling of the infrared emission in these environments show that (1) the grains are globally destroyed in the diffuse medium; (2) PAHs destruction could not be a systematic characteristic of low metallicity ISM.
A second part aims at studying the millimeter dust emission as a molecular gas tracer in dense clouds. Its comparison with CO observations, points towards a linear evolution of the CO-to-H$_2$ conversion factor with metallicity. Masses obtained from this tracer for the local molecular clouds agree with those obtained from CO observations. For the molecular clouds of the SMC, a systematic excess is observed with respect to virial masses. It can be explained by an additionnal support of the cloud by magnetic fields.
Jointly, these studies show an evolution of the gas-to-dust ratio in the SMC. In the diffuse medium, grains are destroyed by the numerous supernovae explosions. Heavy elements reaccrete on dust in the denser regions.
These studies stand as scientific cases of the Virtual Observatory (VO) use. In this context, a data base on the Magellanic Clouds was build, which is a prototype of team's data bases in the VO. Furthermore, describing the processing and analysis steps allows the statement of necessary developments for the inclusion of extended objects in the VO and generic tools were proposed.
This work focuses on dust properties from the diffuse medium to star forming regions in the SMC. Analysis and modelling of the infrared emission in these environments show that (1) the grains are globally destroyed in the diffuse medium; (2) PAHs destruction could not be a systematic characteristic of low metallicity ISM.
A second part aims at studying the millimeter dust emission as a molecular gas tracer in dense clouds. Its comparison with CO observations, points towards a linear evolution of the CO-to-H$_2$ conversion factor with metallicity. Masses obtained from this tracer for the local molecular clouds agree with those obtained from CO observations. For the molecular clouds of the SMC, a systematic excess is observed with respect to virial masses. It can be explained by an additionnal support of the cloud by magnetic fields.
Jointly, these studies show an evolution of the gas-to-dust ratio in the SMC. In the diffuse medium, grains are destroyed by the numerous supernovae explosions. Heavy elements reaccrete on dust in the denser regions.
These studies stand as scientific cases of the Virtual Observatory (VO) use. In this context, a data base on the Magellanic Clouds was build, which is a prototype of team's data bases in the VO. Furthermore, describing the processing and analysis steps allows the statement of necessary developments for the inclusion of extended objects in the VO and generic tools were proposed.
Cette thèse est consacrée à la caractérisation du milieu interstellaire (MIS) dans le Petit Nuage de Magellan (SMC). Cette galaxie, modèle proche des galaxies aux premiers stades d'évolution, a une faible métallicité et un fort taux de formation d'étoiles.
Mes travaux sont consacrés en particulier à la définition des propriétés des poussières, du milieu diffus aux régions de formation stellaire du SMC. L'analyse et la modélisation de l'émission infrarouge dans ces environnements montre que (1) les grains sont globalement détruits dans le milieu diffus; (2) la destruction des PAHs ne serait pas systématique dans le MIS de faible métallicité.
La seconde partie est dédiée à l'étude de l'émission millimétrique des poussières comme traceur du gaz moléculaire dans les nuages denses. La comparaison de ce traceur avec l'émission CO indique une dépendance linéaire avec la métallicité du facteur de conversion CO-vers-H$_2$. D'autre part, les masses de nuages moléculaires locaux déduites de ce traceur sont compatibles avec celles obtenues à partir des observations CO. Cependant, dans le SMC on observe un excès systématique par rapport aux masses virielles. L'ajout d'un champ magnétique comme support partiel de ces nuages permet d'expliquer l'excès observé.
L'ensemble de mes travaux met en évidence une évolution du rapport gaz-sur-poussières dans le SMC. Dans le milieu diffus, les grains sont détruits par les nombreuses explosions de supernovae. Les éléments lourds réaccrètent sur les grains dans les régions plus denses.
Ces études se placent comme cas scientifiques d'utilisation de l'Observatoire Virtuel (OV). Dans ce cadre, j'ai construit une base de données sur les nuages de Magellan, prototype des bases de données d'équipe de l'OV. De plus, la formalisation des étapes de traitement et d'analyse effectuées me permet de spécifier les développement nécéssaires à l'inclusion des objets étendus dans l'OV et de proposer des outils génériques.
Mes travaux sont consacrés en particulier à la définition des propriétés des poussières, du milieu diffus aux régions de formation stellaire du SMC. L'analyse et la modélisation de l'émission infrarouge dans ces environnements montre que (1) les grains sont globalement détruits dans le milieu diffus; (2) la destruction des PAHs ne serait pas systématique dans le MIS de faible métallicité.
La seconde partie est dédiée à l'étude de l'émission millimétrique des poussières comme traceur du gaz moléculaire dans les nuages denses. La comparaison de ce traceur avec l'émission CO indique une dépendance linéaire avec la métallicité du facteur de conversion CO-vers-H$_2$. D'autre part, les masses de nuages moléculaires locaux déduites de ce traceur sont compatibles avec celles obtenues à partir des observations CO. Cependant, dans le SMC on observe un excès systématique par rapport aux masses virielles. L'ajout d'un champ magnétique comme support partiel de ces nuages permet d'expliquer l'excès observé.
L'ensemble de mes travaux met en évidence une évolution du rapport gaz-sur-poussières dans le SMC. Dans le milieu diffus, les grains sont détruits par les nombreuses explosions de supernovae. Les éléments lourds réaccrètent sur les grains dans les régions plus denses.
Ces études se placent comme cas scientifiques d'utilisation de l'Observatoire Virtuel (OV). Dans ce cadre, j'ai construit une base de données sur les nuages de Magellan, prototype des bases de données d'équipe de l'OV. De plus, la formalisation des étapes de traitement et d'analyse effectuées me permet de spécifier les développement nécéssaires à l'inclusion des objets étendus dans l'OV et de proposer des outils génériques.
Loading...