La nature et le rôle des galaxies à flambée d'étoiles dans l'univers lointain - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2019

The nature and role of starbursting galaxies in the distant universe

La nature et le rôle des galaxies à flambée d'étoiles dans l'univers lointain

Résumé

The thesis investigates the morphology, the physical properties andtriggering mechanisms of starburst galaxies at intermediate redshifts z. Starbursts (SB)are galaxies with a star-formation rate (SFR) much higher than the average populationlying on the SFR - stellar mass main correlation sequence. At high-z, SBs are thoughtto be the progenitors of passive ellipticals that we find in the local Universe. However,there is still a hot debate on their nature and role: they are the most luminous systemsand easiest to detect and study (e.g., in the infrared), but we do not know whether theyare representative of the bulk of the SFR activity. Moreover, we do not know whetherthey are triggered by major mergers or they are simply gas-rich isolated systemsexperiencing anomalous gas accretion events. The dust attenuation and metallicity arecrucial quantities to test the merger hypothesis, but, for better constraining them, it isfundamental to observe the galaxies at near infrared rest-frame wavelengths, whichcan penetrate deeper through the dust compared to optical diagnostics. To this aim, Iobserved, reduced and analyzed the near-IR spectra of a representative sample of 25SBs at 0.5 < z < 0.9, using the Magellan-FIRE spectrograph. Comparing the Paschenβ and Hα lines to the bolometric infrared luminosities, I found that starbursts hostextremely compact optically thick star-forming cores, which can be only explainedby assuming they are triggered by major mergers events (Calabro et al. 2018, ApJLetters). Additionally, the observations indicate that at high obscurations the dustand young stars are homogeneously mixed, and the dust-screen geometry model doesnot hold anymore. I also found that the attenuation of the galaxies correlates withother physical properties, such as the size in radio, the [NII]/Hα ratio, the line velocitywidth and the equivalent width of Balmer and Paschen lines, all of which correlationsare interpreted as a sequence of different time-evolutionary merger stages (Calabroet al. 2019, A&A). Intriguingly, X-ray emission was detected for six mergers only inthe late phases, suggesting emergent AGNs possibly leading to a final bright quasarfor these systems. The qualitative agreement between the X-ray attenuation and thatinferred from the infrared also suggests a peculiar dust/gas distribution, where mostof the obscuration affecting the AGN emission is produced in the host galaxy ISM, onscales of 102-103 pc, rather than in the AGN torus. Furthermore, looking at HST i-bandimages, starbursts at the same redshift have a morphology that is systematically moreclumpy compared to normal star-forming isolated disks with matching stellar masses.Indeed, SBs are statistically more dominated by off-nuclear bright patches of stellaremission, contributing up to 20% to the total emission at those wavelengths. Whilemost studies explain such clumps through violent gravitational instabilities in gas-richturbulent disks, my result indicates that mergers are also a powerful and competitivechannel for clumps formation
Cette thèse étudie la morphologie, les propriétés physiques et les mécanismes de déclenchement des galaxies à flambée d’étoiles à redshift intermédiaire. Les Starbursts (SB) sont des galaxies avec un taux de formation d'étoiles (SFR) bien supérieur à la population moyenne située sur la séquence de corrélation principale SFR - masse stellaire.À haut redshift, on pense que les SB sont les progéniteurs des elliptiques passifs que l'on trouve dans l'univers local. Cependant, leur nature et leur rôle sont encore débattues : ces systèmes sont les plus lumineux et les plus faciles à détecter et à étudier (par exemple dans l'infrarouge), mais nous ne savons pas s'ils sont représentatifs de la majorité de l’activité de formation d'étoiles. De plus, nous ne savons pas si elles sont déclenchées par des fusions ou s'il s'agit simplement des systèmes isolés riches en gaz ayant eu un afflux de gaz anormal. L'atténuation de la poussière et la métallicité sont des quantités cruciales pour tester l'hypothèse de fusion, mais, pour mieux les contraindre, il est fondamental d'observer les galaxies à des longueurs d'ondes de l'infrarouge proche au repos, qui peuvent pénétrer plus profondément à travers la poussière par rapport aux diagnostics optiques.Dans cet objectif, j’ai observé, réduit et analysé les spectres infrarouges d’un échantillon de 25 SB à 0.5
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03205140 , version 1 (22-04-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03205140 , version 1

Citer

Antonello Calabro. La nature et le rôle des galaxies à flambée d'étoiles dans l'univers lointain. Autre [cond-mat.other]. Université Paris Cité, 2019. Français. ⟨NNT : 2019UNIP7017⟩. ⟨tel-03205140⟩
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