Infrared galaxies : spatial distribution, contribution to the extragalactic background and spectral energy distribution
Les galaxies infrarouges : distribution spatiale, contributions au fond extragalactique et distributions spectrales d'énergie.
Résumé
If the formation of large scale structures is rather well understood, the question of galaxies formation and evolution still remains open. In particular, there is a need to understand how the stars are formed in galaxies. Studying infrared luminous galaxies can help to answer these questions. In this thesis work, we have mainly used infrared data from the Spitzer satellite.
The first part of this work deals with the study of infrared galaxies spatial distribution. We introduce a new method to estimate the angular correlation function of galaxies. This method has been validated both on simulations and data. We also show how these spatial correlation effects might bias mean flux measurement when using a stacking analysis. Moreover, the angular correlation function measured on galaxies selected at 3.6 or 24 microns shows an excess of correlation at small angular
scales. This could be linked with the interaction of galaxies inside dark matter halos which might be at the origin of the infrared emission.
Then, we endeavour to better caracterize the Cosmic Infrared Background (CIB) thanks to a determination of the contribution of galaxies detected at 3.6 microns and by comparing it to the one of the galaxies selected at 24 microns. We also estimate the contribution to the CIB at 3.6 and 24 microns of sources selected at 3.6 microns as a function of their specific star formation rate.
Finally, we study the spectral energy distribution of a large number of galaxies located between z=0 and z=2 : on the one hand we show that the 8 microns and 24 microns luminosities are good tracers of the total infrared luminosity, and thus of the star formation rate, and on the other hand, that the properties of these galaxies do not seem to evoluate between z=0 and z=1. We also analyse in detail 17 spectra of infrared galaxies selected at 70 microns and we show that the relative luminosity of aromatic molecules decreases with an increasing radiation field.
The first part of this work deals with the study of infrared galaxies spatial distribution. We introduce a new method to estimate the angular correlation function of galaxies. This method has been validated both on simulations and data. We also show how these spatial correlation effects might bias mean flux measurement when using a stacking analysis. Moreover, the angular correlation function measured on galaxies selected at 3.6 or 24 microns shows an excess of correlation at small angular
scales. This could be linked with the interaction of galaxies inside dark matter halos which might be at the origin of the infrared emission.
Then, we endeavour to better caracterize the Cosmic Infrared Background (CIB) thanks to a determination of the contribution of galaxies detected at 3.6 microns and by comparing it to the one of the galaxies selected at 24 microns. We also estimate the contribution to the CIB at 3.6 and 24 microns of sources selected at 3.6 microns as a function of their specific star formation rate.
Finally, we study the spectral energy distribution of a large number of galaxies located between z=0 and z=2 : on the one hand we show that the 8 microns and 24 microns luminosities are good tracers of the total infrared luminosity, and thus of the star formation rate, and on the other hand, that the properties of these galaxies do not seem to evoluate between z=0 and z=1. We also analyse in detail 17 spectra of infrared galaxies selected at 70 microns and we show that the relative luminosity of aromatic molecules decreases with an increasing radiation field.
Si la formation des grandes structures de l'Univers est plutot bien comprise, celle des galaxies ainsi que leur évolution l'est beaucoup moins. On s'intéresse en particulier aux mécanismes de mise en route de la formation stellaire dans les galaxies. L'étude des galaxies lumineuses en infrarouge constitue une des approches pour répondre à ces questions. Le travail effectué au cours de cette thèse repose essentiellement sur l'analyse de données infrarouges provenant du satellite Spitzer.
La première partie de ce travail porte sur l'étude de la
distribution spatiale des galaxies infrarouges. Nous avons introduit une nouvelle méthode pour mesurer la fonction de corrélation angulaire des galaxies. Cette méthode a été validée sur des simulations et des données. Nous avons également montré comment les effets de corrélation spatiale pouvaient biaiser les mesures de flux moyen réalisées par la méthode d'empilement. De plus, la
fonction de corrélation angulaire mesurée pour les sources sélectionnées à 3.6 microns et 24 microns montre un excès de corrélation aux petites échelles angulaires. Ceci pourrait être lié à l'interaction des galaxies à l'intérieur d'un meme halo de matière noire qui favoriserait alors les mécanismes d'émission infrarouge.
Dans un second temps, nous nous sommes attachés à mieux caractériser le fond diffus infrarouge (CIB) en déterminant la contribution à ce fond des sources détectées à 3.6 microns et en la comparant à celle des sources sélectionnées à 24 microns. Nous avons également estimé la contribution au CIB à 3.6 et 24 microns des sources sélectionnées à 3.6 microns en fonction de leur taux de formation stellaire spécifique.
Enfin, nous avons étudié les distributions spectrales d'énergie d'un grand nombre de galaxies situées entre z=0 et z=2 : nous avons montré d'une part que les luminosités à 8 et 24 microns étaient de bons traceurs de la luminosité totale infrarouge (et donc du taux de formation stellaire) et, d'autre part, que les propriétés de ces galaxies ne semblaient pas évoluer entre entre z=0 et z=1. Nous avons également étudié de façon détaillée le spectre infrarouge de 17 galaxies sélectionnées à 70 microns et nous avons montré que la luminosité relative des PAHs diminuait lorsque le champ de rayonnement
augmentait.
La première partie de ce travail porte sur l'étude de la
distribution spatiale des galaxies infrarouges. Nous avons introduit une nouvelle méthode pour mesurer la fonction de corrélation angulaire des galaxies. Cette méthode a été validée sur des simulations et des données. Nous avons également montré comment les effets de corrélation spatiale pouvaient biaiser les mesures de flux moyen réalisées par la méthode d'empilement. De plus, la
fonction de corrélation angulaire mesurée pour les sources sélectionnées à 3.6 microns et 24 microns montre un excès de corrélation aux petites échelles angulaires. Ceci pourrait être lié à l'interaction des galaxies à l'intérieur d'un meme halo de matière noire qui favoriserait alors les mécanismes d'émission infrarouge.
Dans un second temps, nous nous sommes attachés à mieux caractériser le fond diffus infrarouge (CIB) en déterminant la contribution à ce fond des sources détectées à 3.6 microns et en la comparant à celle des sources sélectionnées à 24 microns. Nous avons également estimé la contribution au CIB à 3.6 et 24 microns des sources sélectionnées à 3.6 microns en fonction de leur taux de formation stellaire spécifique.
Enfin, nous avons étudié les distributions spectrales d'énergie d'un grand nombre de galaxies situées entre z=0 et z=2 : nous avons montré d'une part que les luminosités à 8 et 24 microns étaient de bons traceurs de la luminosité totale infrarouge (et donc du taux de formation stellaire) et, d'autre part, que les propriétés de ces galaxies ne semblaient pas évoluer entre entre z=0 et z=1. Nous avons également étudié de façon détaillée le spectre infrarouge de 17 galaxies sélectionnées à 70 microns et nous avons montré que la luminosité relative des PAHs diminuait lorsque le champ de rayonnement
augmentait.