Study of galactic environment impact on standardisation of Type Ia Supernovae
Étude de l’impact de l’environnement galactique sur la standardisation des Supernovae de Type Ia
Résumé
Type Ia Supernovae (SNe Ia) are standardizable candles that allow to measure the recent expansion rate of the Universe. However, their true nature remains unknown. Consequently, due to uncertainties in progenitor physics, potential astrophysical dependencies may bias cosmological measurements if not properly accounted for. Last decades studies have shown several relations between SNe Ia properties and those of their host galaxy. Yet, the correct way to account for astrophysical effects remains uncertain. Presently, the dependency of the intrinsic luminosity of SNe Ia with their host-galaxy environment is used to standardize SNe Ia luminosity and is commonly parameterized as a step function. This functional form implicitly assumes two-populations of SNe Ia. In the literature, multiple environmental indicators have been considered, finding different, sometimes incompatible, step function normalisation. Within this context, this PhD propose to compare these environmental analysis methods in light of a two-populations model, based on their ability to distinguish the two populations. We show that local Hα-based specific star formation rate (lsSFR) and global stellar mass are better tracers than, for instance, host galaxy morphology. We show that these tracer accuracy variations can explain the discrepancy between the observed SNe Ia magnitude offsets found in the literature. Using lsSFR or global mass to distinguish the two populations can explain all other observations, though lsSFR is favoured. As lsSFR is strongly connected to age, our results favour a prompt and delayed population model. In any case, there exists two populations that differ in standardized magnitude by at least 0.121 +/- 0.010 mag.
Les Supernovae de Type Ia (SNe Ia) sont des chandelles standardisables qui nous permettent de mesurer le taux d'expansion récent de l'Univers. Cependant, leur nature exacte reste encore inconnue. À cause des incertitudes dans la physique du progéniteur de ces objets, des effets astrophysiques peuvent biaiser les mesures cosmologiques s'ils ne sont pas pris en compte correctement. Au cours des dernières décennies, nous avons pu observer des corrélations entre les propriétés des SNe Ia et celles de leur galaxie hôte. Cependant, la manière de prendre en compte correctement ces effets astrophysiques reste incertaine. Actuellement, la dépendance de la luminosité intrinsèque des SNe Ia avec l'environnement de leur galaxie hôte est employée pour standardiser la luminosité des SNe Ia, communément caractérisée par une fonction de marche (ou de Heaviside). Cette forme fonctionnelle assume, de manière implicite, l'existence de deux populations de SNe Ia. Dans la littérature, plusieurs indicateurs environnementaux ont été présentés, donnant des normalisations de la fonction de marche différentes, parfois incompatibles. Dans ce contexte, cette thèse propose de comparer les différentes méthodes d'analyse de l'environnement galactique des SNe Ia par le développement d'un modèle statistique de deux populations de SNe Ia. Ce modèle est basé sur la capacité des différents traceurs pour distinguer les deux populations. Nous montrons que le taux de formation stellaire spécifique, mesuré localement autour des SNe Ia au moyen des raies Hα (lsSFR), et la masse stellaire globale sont de meilleurs traceurs que, par exemple, la morphologie des galaxies hôtes. Nous montrons que les variations dans la précision de ces traceurs permettent d'éclaircir les différents résultats de l'écart de magnitude des SNe Ia obtenus dans la littérature. En l'occurrence, utiliser le lsSFR ou la masse stellaire globale pour identifier les deux populations permet d'expliquer l'ensemble des autres observations, bien que le lsSFR soit favorisé. Étant donné que le lsSFR est fortement lié à l'âge de l'environnement stellaire, nos résultats favorisent une distinction des SNe Ia par l'âge de leur progéniteur (« prompt » et « tardif »). Dans tous les cas, il existe deux populations de SNe Ia qui diffèrent en magnitude standardisée par au moins 0.121 +/- 0.010 mag.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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