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Hdr Année : 2022

A Nearby Galaxy Perspective on Interstellar Dust Properties and their Evolution

Propriétés et évolution de la poussière interstellaire. Le point de vue des galaxies proches.

Résumé

Interstellar dust is a key physical ingredient of galaxies, obscuring star formation, regulating the heating and cooling of the gas, and building-up chemical complexity. In this manuscript, I give a wide review of interstellar dust properties and some of the modern techniques used to study it. I start with a general introduction presenting the main concepts, in molecular and solid-state physics, required to understand the contemporary literature on the subject. I then review the empirical evidence we currently use to constrain state-of-the-art dust models. Follows a long discussion about our current understanding of the grain properties of nearby galaxies, with an emphasis on the results from spectral energy distribution modeling. The following chapter presents dust evolution at all scales. I review the different microphysical evolution processes, and the way they are accounted for in cosmic dust evolution models. I give my take on the origin of interstellar dust in galaxies of different metallicities. The last chapter focusses on methodology. I give an introduction to the Bayesian method and compare it to frequentist techniques. I discuss the epistemological consequences of the two approaches, and show why the field of interstellar dust requires a probabilistic viewpoint. I end the manuscript with a summary of the major breakthroughs achieved in the past decade, and delineate a few prospectives for the next decade.
La poussière interstellaire est un ingrédient physique clef des galaxies, responsable de l'obscurcissement de la formation stellaire, de la régulation du chauffage et du refroidissement du gaz, et de la croissance de la complexité chimique. Dans ce manuscrit, je donne une large revue des propriétés de la poussière interstellaire et des techniques modernes utilisées pour l'étudier. Je commence avec une introduction générale, présentant les principaux concepts, en physique moléculaire et physique du solide, requis pour comprendre la littérature contemporaine sur le sujet. Je passe ensuite en revue les évidences empiriques que nous utilisons de nos jours pour contraindre les modèles à l'état de l'art. S'ensuit une longue discussion sur notre compréhension actuelle des propriétés des grains dans les galaxies proches, avec un accent sur la modélisation des distributions spectrales d'énergie. Le chapitre suivant présente l'évolution des grains, à toutes les échelles. Je passe en revue les différents processus microphysiques d'évolution et la manière dont ils sont pris en compte dans les modèles d'évolution cosmique des grains. Je donne mon opinion sur l'origine de la poussière interstellaire dans les galaxies en fonction de la métallicité. Le dernier chapitre traite de méthodologie. J'y donne une introduction sur la méthode bayésienne et la compare aux techniques fréquentistes. J'y discute les conséquences épistémologiques des deux approches, et montre pourquoi le champ d'étude de la poussière interstellaire requiert un point de vue probabiliste. Je finis le manuscrit par un résumé des avancées majeures obtenues au cours de la dernière décennie et je fais une prospective pour la prochaine.
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Dates et versions

tel-03555658 , version 1 (03-02-2022)

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Paternité - Partage selon les Conditions Initiales

Identifiants

  • HAL Id : tel-03555658 , version 1

Citer

Frédéric Galliano. A Nearby Galaxy Perspective on Interstellar Dust Properties and their Evolution. Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO]. Université Paris-Saclay, 2022. ⟨tel-03555658⟩
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